Die Funktion des Funkempfängers besteht darin, das Signal zu empfangen und eine Demodulation durchzuführen genesen das ursprüngliche Nachrichtensignal. Der Funksender sendet das Signal in der Anfangsphase. Die auf der Senderseite vorhandene Antenne strahlt das Signal ab, das von der anderen auf der Senderseite vorhandenen Antenne aufgefangen wird Funkempfänger .
Den Vorgang der Übertragung mittels Funksender haben wir bereits besprochen. Der Modulationsprozess ist das Hauptprinzip bei Funksendern, bei denen das Signal über den Kommunikationskanal an den Empfänger übertragen wird. Das Hauptprinzip des Empfängers ist die Demodulation. Lassen Sie uns den Prozess des Signalempfangs und der Signalwiederherstellung im Funkempfänger besprechen.
AM-Demodulation
Der Demodulationsprozess von AM ähnelt dem von FM (Frequenzmodulation) und anderen Modulationsarten. Der einzige Unterschied besteht in der Änderung des Demodulationsblocks des Empfängers. Der Demodulationsprozess des Funkempfängers umfasst die Verarbeitung des empfangenen Signals, um das Basisbandsignal wiederherzustellen, das auch als Nachrichtensignal bezeichnet wird.
Wir gehen davon aus, dass das Signal bei der Übertragung über den Kommunikationskanal stark gedämpft wurde. Daher ist die Verstärkung des empfangenen Signals notwendig, um die Dämpfung zu verbessern.
Was ist Struktur in der Datenstruktur?
Das Blockschaltbild des Funkempfängers ist unten dargestellt:
Der empfangene Signalträger wird als bezeichnet RF (Hochfrequenz-)Träger mit der Betriebsfrequenz von Fr . Die Funktion des HF-Verstärkers besteht darin, das empfangene Signal zu verstärken, um jegliche Dämpfung im Signal zu beseitigen, die als Anfangsblock des Funkempfängers vorhanden ist. Nach der Verstärkung leitet es das Signal an den weiter Rührgerät . Das HF-Trägersignal wird mit einer vom bereitgestellten Sinuswellenform multipliziert lokaler Oszillator Betrieb mit der Frequenz von Fo. Es hilft bei der Umwandlung der Trägerfrequenz in die Basisbandfrequenz. Der Demodulationsprozess ist genau das Gegenteil des Modulationsprozesses. Bei der Modulation wird die Basisbandfrequenz in die Trägerfrequenz umgewandelt, während bei der Demodulation die Trägerfrequenz wieder in die Basisbandfrequenz umgewandelt wird.
Der Vorgang des Mischens zweier Signale wird als bezeichnet Überlagerung . Liegt die gewählte Oszillatorfrequenz über der HF-Frequenz, wird der Vorgang des Mischens auch als Mischvorgang bezeichnet Superheteroyne .
Die Multiplikation des Trägersignals mit der Sinuswellenform erzeugt zwei Ausgangsfrequenzen, die die Summe und Differenz der beiden Frequenzen dieser Signale darstellen. Die Summenfrequenz ist Fo + Fr und die Differenzfrequenz ist Fo - Fr.
Der Mischer enthält implizit den Filter, der die Summenfrequenzen unterdrückt und die Differenzfrequenzen (Fo – Fr) an den Mischer weiterleitet WENN (Zwischenfrequenz) Träger . Ein HF-Träger wird durch den ZF-Träger ersetzt, um am Ausgang den Zwischenfrequenzbereich zu erzeugen. Der Ausgang des ZF-Trägers wird an den angelegt ZF-Verstärker . Die Ausgabe wird weiter an den weitergeleitet Demodulator und schließlich zum Basisbandfilter , wodurch das Basisbandsignal wiederhergestellt wird. Somit bestand die Hauptfunktion des Empfängers darin, die Umwandlung von der Trägerfrequenz in die Basisbandfrequenz durchzuführen. Wenn das Signal stark genug für die Demodulation ist, können Filter und Verstärker vermieden werden. Das Trägereingangssignal wird in solchen Fällen direkt dem Mischer zugeführt.
Bei der synchronen Demodulationsmethode müssen wir eine asynchrone Trägerquelle verwenden.
Je nach Anforderung und Signalstärke können die HF-Verstärker über mehrere Verstärkungsstufen verfügen.
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Der Hauptvorteil des Superheterodyne-Prinzips besteht in der Abstimmung des Empfängers auf unterschiedliche Signale. Hier benötigen wir keine separate Verstärkerstufe und keine separate Abstimmung. Es erschwert den Übertragungsprozess. Bei Verwendung des Superheterodyne-Prinzips müssen wir lediglich die Frequenz des lokalen Oszillators ändern, um von einer HF-Frequenz zur anderen zu wechseln.
AGC (Automatische Verstärkungsregelung)
Die Spannungsverstärkung am Empfänger in mehreren Verstärkungsstufen ist sehr hoch. Dies ist erforderlich, wenn der Eingang eine sehr niedrige Frequenz hat und der erforderliche Ausgang eine hohe Frequenz hat. Die hohe Verstärkung wandelt die niederfrequenten Signale in die hohe Frequenz um. Es hilft bei der Übertragung sehr schwacher Signale. Wenn das Eingangssignal jedoch hochfrequent ist, wäre die hohe Verstärkung am Empfänger kein Vorteil und könnte zu Verzerrungen führen. AGC passt die Verstärkung automatisch an, indem es die Stärke des Signals erkennt. Andernfalls ist für eine effiziente Übertragung eine ständige Anpassung des Systems erforderlich, was schwierig wird.
Funktionen eines Funkempfängers
Die Funktionen eines Funkempfängers sind wie folgt:
Verstärkung
Die Verstärkung ist der erste wesentliche Teil des Empfangs am Funkempfänger. Das eingehende Funksignal wird im Allgemeinen gedämpft. Der Verstärker hilft dabei, die Dämpfung aus dem Signal zu entfernen. Die andere Funktion der Verstärker besteht darin, die Amplitude der eingehenden Funksignale zu erhöhen. Es nutzt den Strom aus Batterien oder Steckern, um die Amplitude zu erhöhen. Heutzutage nutzen die meisten Geräte den Transistor zur Verstärkung.
Java-Konnektivität
Die Verstärker werden sowohl auf der Sende- als auch auf der Empfangsseite eingesetzt. Im ersten Schritt dient es dazu, das Signal für die Modulation geeignet zu machen. Auf der Empfangsseite wird es verwendet, um das Signal rauschfrei zu machen und es an den Empfänger (z. B. Lautsprecher) zu senden.
Demodulation
Das Signal durchläuft viele Modulatoren, Mischer und Verstärkerstufen. Am Empfänger wird das Signal demoduliert, um das Originalsignal vom modulierten Trägersignal zu trennen. Dies geschieht mit Hilfe eines Demodulators. Jeder Empfängertyp erfordert einen anderen Demodulationsprozess. Zum Beispiel,
DSBSC (Double Sideband Suppress Carrier) erfordert eine kohärente Erkennungsmethode zur Demodulation
SSBC (Single Sideband with Carrier) erfordert eine Hüllkurvendetektormethode zur Demodulation
Der FM-Empfänger verwendet den FM-Demodulator
Bandpassfilterung
Verschiedene Sender senden die Funkwellen auf unterschiedlichen Frequenzen aus, um Interferenzen zwischen den Signalen zu verhindern. Jeder Sender verfügt über einen entsprechenden Empfänger, der sein Signal anhand der Frequenz auswählt. Bandpassfilter dienen dazu, das gewünschte Funksignal für den jeweiligen Sender herauszufiltern. Es filtert das gewünschte Signal heraus und blockiert andere Signale, die auf anderen Frequenzen vorhanden sind. Es hilft, das gewünschte Signal zu erkennen und alle anderen Funksignale auf Resonanzfrequenzen zu erden. Es kann auch abgestimmte Schaltkreise zwischen der Antenne und der Erde enthalten.
Arten von Funkempfängern
Die Funkempfänger werden klassifiziert als:
- Superhetero-Empfänger
- Regenerativer Empfänger
- Superregenerativer Empfänger
- Direktkonvertierungsempfänger
- Abgestimmter Hochfrequenzempfänger
Superhetero-Empfänger
Der oben besprochene Empfänger ist ein Superheteroyne-Empfänger. Es nutzt Frequenzmischung, um die Frequenzen in die Zwischenfrequenz (ZF) umzuwandeln. Es wurde von einem amerikanischen Erfinder und Elektroingenieur namens erfunden Edwin Armstrong . Aufgrund des frühen Patents wurde die Erfindung jedoch dem genannten französischen Radiohersteller zugeschrieben Lucien Lavy . Die meisten im Datenübertragungsprozess verwendeten Empfänger sind Superheteroyne-Empfänger. Einige Empfänger basieren auch auf der Direktabtastung.
Zu Beginn der Ära der Radioempfänger TRF Empfänger (Tuned Radio Frequency) wurden aufgrund ihrer geringen Kosten und einfachen Bedienung häufig verwendet. Diese Empfänger erfreuten sich aufgrund der hohen Kosten und der für ihren Betrieb erforderlichen Fachkräfte weniger großer Beliebtheit. Nach den 1920er Jahren wurden Superheterodyn-Empfänger auf Basis der ZF-Frequenz entwickelt, auch bekannt als ZF-Transformatoren . Es wurde jedoch durch die um die 1930er Jahre erfundenen Vakuumröhren-Funkempfänger ersetzt.
Regenerativer Empfänger
Die regenerativen Empfänger werden im Allgemeinen verwendet, um die Verstärkung der Verstärker zu erhöhen. Es wurde 1914 von erfunden und patentiert Edwin Armstrong . Aufgrund ihrer besseren Empfindlichkeit und Selektivität wurden die Empfänger zwischen 1915 und dem Zweiten Weltkrieg eingesetzt. Das Prinzip solcher Empfänger ist die positive Rückmeldung, die als Regenerationsprozess wirkt. Der Ausgang wird erneut an den Eingang angelegt, um dessen Verstärkung zu erhöhen. In den 1930er Jahren wurden diese Empfänger durch TRF- und Superheterodyne-Empfänger ersetzt, da sie keine Strahlungsinterferenzen verursachten. Regenerative Empfänger werden jedoch häufig in Verstärkern und Oszillatoren eingesetzt.
Superregenerativer Empfänger
Es handelt sich um einen regenerativen Empfänger mit einer großen Regenerationsart, um eine hohe Verstärkung zu erreichen. Edwin Armstrong erfand es ebenfalls im Jahr 1922. Es wird in verschiedenen Geräten wie Walkie-Talkies und drahtlosen Netzwerken verwendet. Es eignet sich gut für AM (Amplitudenmodulation) und Breitband-FM (Frequenzmodulation), während regenerative Empfänger gut für Schmalband-FM geeignet sind. Super-regenerative Empfänger können die SSB-9-Einzelseitenbandsignale nicht richtig erkennen, da sie immer selbst oszillieren. Es kann die stärksten Signale empfangen, da es am besten für die störungsfreien Frequenzbänder funktioniert.
„Maurerformel“
Direktkonvertierungsempfänger
Die Funktion des DCR (Direct Conversion Receiver) ähnelt der des Superheteroyne-Empfängers, mit Ausnahme der Umwandlung der Frequenz in ZF (Zwischenfrequenz). DCR demoduliert das eingehende Funksignal mithilfe der vom lokalen Oszillator gesteuerten Synchronerkennung. Die Frequenz entspricht weitgehend der Trägerfrequenz. Es ist nicht die Komplexität zweier Frequenzumwandlungen wie beim Superheteroyne-Empfänger erforderlich. Es wird nur ein Frequenzumrichter verwendet. Wenn im Superheteroyne-Empfänger ein synchroner Detektor nach der ZF-Stufe verwendet wird, wäre der demodulierte Ausgang derselbe wie beim Direct Conversion Receiver.
Abgestimmter Hochfrequenzempfänger
Der TRF (Abgestimmte Radiofrequenz) verwendet einen oder mehrere Radiofrequenzverstärker (RF), um ein Audiosignal aus einem eingehenden Radiosignal zu extrahieren. Das Konzept der Verwendung von mehr als einem HF-Verstärker bestand darin, das eingehende Signal in jeder aufeinanderfolgenden Stufe zu verstärken, was zur Beseitigung von Störungen beiträgt. Der Betrieb früher erfundener Empfänger war aufgrund der separaten Abstimmung der Frequenz auf die Frequenz des Senders komplex. Spätere Modelle wurden jedoch mit einem einzigen Knopf zur Steuerung der Frequenz bedient. TRF wurde in den 1930er Jahren durch die von Edwin Armstrong erfundenen Superheterodyne-Empfänger ersetzt.
Geschichte
Im Jahr 1887 wurde ein deutscher Physiker namens Heinrich Hertz identifizierte die ersten Radiowellen mithilfe einer Reihe seiner Experimente, die auf der elektromagnetischen (EM) Theorie basierten. Die Erfindung basierte auf verschiedenen Antennentypen, einschließlich funkenerregter Dipolantennen. Sie konnten jedoch nur die Übertragung bis zu einer Entfernung von 100 Fuß vom Sender erkennen. Im selben Jahr entdeckte er auch den Funkengassender.
- Diese Sender waren zwischen 1887 und 1917 beliebt. Die von diesen Funkensendern übertragenen Informationen waren jedoch verrauscht und für die Audioübertragung nicht geeignet.
- Daher konnten die ersten erfundenen Funkempfänger nur Funkwellen erkennen und das Empfangsgerät wurde Detektor genannt. Damals gab es noch keine Verstärker, um das Signal zu verstärken.
- Im Jahr 1895 G Marconi entwickelte das erste Funkkommunikationssystem.
- Bis 1897 haben Marconi und andere Forscher die Verwendung von akzeptiert abgestimmte Schaltkreise bei der Funkwellenübertragung. Es verhält sich auch wie ein Bandpassfilter, indem es den gewünschten Frequenzbereich durchlässt und den anderen unterdrückt, wenn es zwischen der Antenne und einem Detektor angeschlossen wird.
- Um 1900 begann die kommerzielle Nutzung von Radios auf der ganzen Welt.
- Für die Funkübertragung wurden die kohärenten Detektoren verwendet. Es wurde bis zu 10 Jahre lang in den frühen Radioempfängern verwendet.
- Im Jahr 1907 wurden kohärente Detektoren durch ersetzt Kristalldetektoren .
- Bis 1920 wurden verschiedene Detektoren entdeckt, darunter elektrolytische Detektoren und magnetische Detektoren.
- Im Jahr 1920 erfolgte die Erfindung von Vakuumröhrendetektor ersetzte alle anderen Detektoren, die vor den 1920er Jahren entdeckt wurden. In dieser Zeit wurde der Detektor in umbenannt Demodulator .
- Der Demodulator war ein Gerät, das Audiosignale aus dem Funksignal extrahieren konnte.
- Im Jahr 1924 verbesserte die Erfindung des dynamischen Kernlautsprechers den Audiofrequenzgang des Systems im Vergleich zu zuvor erfundenen Lautsprechern.
- Danach wurden verschiedene Arten von Funkempfängern erfunden.
- Im Jahr 1947 begann die Transistor-Ära und fand verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für die Funkübertragung.
- Nach den 1970er Jahren sorgte die digitale Technologie für eine weitere Revolution und übersetzte die gesamten Empfängerschaltkreise in den Chip.