무선 수신기의 기능은 신호를 수신하여 복조를 수행하는 것입니다. 다시 덮다 원래 메시지 신호. 무선 송신기는 초기 단계에서 신호를 보냅니다. 송신기 측에 있는 안테나는 신호를 방사하고, 이 신호는 송신기 측에 있는 다른 안테나에 의해 캡처됩니다. 라디오 수신기 .
우리는 이미 무선 송신기를 사용한 전송 과정에 대해 논의했습니다. 변조 프로세스는 신호가 통신 채널을 통해 수신기로 전송되는 무선 송신기의 주요 원리입니다. 수신기의 주요 원리는 복조입니다. 라디오 수신기에서 신호를 수신하고 복구하는 과정을 살펴보겠습니다.
AM 복조
AM의 복조 프로세스는 FM(주파수 변조) 및 기타 유형의 변조 프로세스와 유사합니다. 유일한 차이점은 수신기의 복조 블록이 변경된다는 점입니다. 무선 수신기의 복조 프로세스에는 메시지 신호라고도 알려진 기저대역 신호를 복구하기 위해 수신된 신호를 처리하는 과정이 포함됩니다.
우리는 신호가 통신 채널을 통해 전송되는 동안 큰 감쇠를 겪었다고 가정합니다. 따라서 감쇠를 개선하기 위해서는 수신 신호의 증폭이 필요합니다.
무선 수신기의 블록 다이어그램은 다음과 같습니다.
땅콩 대 땅콩
수신된 신호 반송파는 다음과 같이 알려져 있습니다. RF (무선 주파수) 작동 주파수가 있는 캐리어 정말로 . RF 증폭기의 기능은 수신된 신호를 증폭하여 무선 수신기의 시작 블록으로 존재하는 신호의 감쇠를 제거하는 것입니다. 증폭 후 신호를 다음으로 전달합니다. 믹서 . RF 반송파 신호는 다음에서 제공하는 정현파와 곱해집니다. 국부 발진기 Fo의 주파수에서 작동합니다. 반송파 주파수를 기저대역 주파수로 변환하는 데 도움이 됩니다. 복조 프로세스는 변조 프로세스의 정반대입니다. 변조에서는 기저대역 주파수가 반송파 주파수로 변환되고, 복조에서는 반송파 주파수가 기저대역 주파수로 다시 변환됩니다.
두 신호를 혼합하는 과정은 다음과 같이 알려져 있습니다. 헤테로다인 . 선택한 발진기 주파수가 RF 주파수보다 높으면 혼합 프로세스를 다음과 같이 알려져 있습니다. 슈퍼헤테로인 .
명세서 범위
반송파 신호와 정현파를 곱하면 두 개의 출력 주파수가 생성되는데, 이는 이들 신호의 두 주파수의 합과 차이입니다. 합 주파수는 Fo + Fr이고, 차 주파수는 Fo - Fr입니다.
믹서에는 합 주파수를 거부하고 차 주파수(Fo - Fr)를 필터에 전달하는 필터가 암시적으로 포함되어 있습니다. 만약에 (중간주파수) 담체 . RF 반송파는 IF 반송파로 대체되어 출력에서 중간 주파수 범위를 생성합니다. IF 캐리어의 출력은 IF 증폭기 . 출력은 다음으로 추가로 전달됩니다. 복조기 그리고 마지막으로 베이스밴드 필터 , 베이스밴드 신호를 복구합니다. 따라서 수신기의 주요 기능은 반송파 주파수에서 기저대역 주파수로의 변환을 수행하는 것이었습니다. 신호가 복조하기에 충분히 강하다면 필터와 증폭기를 피할 수 있습니다. 이러한 경우 캐리어 입력 신호는 믹서에 직접 적용됩니다.
동기 복조 방식의 경우 비동기 반송파 소스를 사용해야 합니다.
RF 증폭기는 요구 사항과 신호 강도에 따라 여러 증폭 단계를 가질 수 있습니다.
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슈퍼헤테로다인 원리의 가장 큰 장점은 수신기를 다양한 신호에 맞춰 조정할 수 있다는 것입니다. 여기서는 별도의 증폭단과 별도의 튜닝이 필요하지 않습니다. 이는 전송 프로세스를 더욱 어렵게 만듭니다. 슈퍼헤테로다인 원리를 사용하면 한 RF 주파수에서 다른 RF 주파수로 이동하기 위해 국부 발진기의 주파수만 변경하면 됩니다.
AGC(자동 이득 제어)
여러 증폭 단계에서 수신기의 전압 이득은 매우 높습니다. 입력이 매우 낮은 주파수이고 필요한 출력이 고주파일 때 필요합니다. 높은 이득은 저주파 신호를 고주파로 변환합니다. 이는 매우 약한 신호를 전송하는 데 도움이 됩니다. 그러나 입력 신호가 고주파수인 경우 수신기의 높은 이득은 이점이 되지 않으며 왜곡을 유발할 수 있습니다. AGC는 신호 강도를 감지하여 자동으로 게인을 조정합니다. 그렇지 않으면 효율적인 전송을 위해 시스템의 지속적인 조정이 필요하므로 어려워집니다.
라디오 수신기의 기능
라디오 수신기의 기능은 다음과 같습니다.
확대
증폭은 라디오 수신기 수신의 첫 번째 필수 부분입니다. 수신되는 무선 신호는 일반적으로 감쇠됩니다. 증폭기는 신호의 감쇠를 제거하는 데 도움이 됩니다. 증폭기의 또 다른 기능은 입력 무선 신호의 진폭을 높이는 것입니다. 진폭을 높이기 위해 배터리 또는 플러그의 전원을 사용합니다. 오늘날 대부분의 장치는 증폭 목적으로 트랜지스터를 사용합니다.
증폭기는 송신단과 수신단 모두에서 사용됩니다. 첫 번째 단계에서는 신호를 변조에 적합하게 만드는 데 사용됩니다. 수신단에서는 신호를 잡음 없이 만들어 수신기(예: 스피커)로 보내는 데 사용됩니다.
복조
신호는 많은 변조기, 믹서 및 증폭기 단계를 통과합니다. 수신기에서는 신호가 복조되어 변조된 반송파 신호에서 원래 신호를 분리합니다. 이는 복조기의 도움으로 수행됩니다. 모든 유형의 수신기에는 서로 다른 복조 프로세스가 필요합니다. 예를 들어,
DSBSC(Double Sideband Suppress Carrier)에는 복조를 위한 일관된 검출 방법이 필요합니다.
날짜 문자열 자바
SSBC(반송파가 있는 단일 측파대)에는 복조를 위한 포락선 검출기 방법이 필요합니다.
Fm 수신기는 FM 유형 복조기를 사용합니다.
대역통과 필터링
다양한 송신기는 신호 간의 간섭을 방지하기 위해 서로 다른 주파수에서 전파를 전송합니다. 각 송신기에는 주파수에 따라 신호를 선택하는 각 수신기가 있습니다. 대역통과 필터는 각 송신기에 대해 원하는 무선 신호를 필터링하는 데 사용됩니다. 원하는 신호를 필터링하고 다른 주파수에 존재하는 다른 신호를 차단합니다. 이는 원하는 신호를 감지하고 공진 주파수에서 다른 모든 무선 신호를 접지하는 데 도움이 됩니다. 또한 안테나와 접지 사이에 조정된 회로가 포함될 수도 있습니다.
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라디오 수신기의 종류
무선 수신기는 다음과 같이 분류됩니다.
- 슈퍼헤테로인 수신기
- 재생 수신기
- 슈퍼 재생 수신기
- 직접 변환 수신기
- 튜닝된 무선 주파수 수신기
슈퍼헤테로인 수신기
위에서 설명한 수신기는 슈퍼헤테로인 수신기입니다. 이는 주파수 혼합을 사용하여 주파수를 중간 주파수(IF)로 변환합니다. 그것은 미국의 발명가이자 전기 기술자라는 사람이 발명했습니다. 에드윈 암스트롱 . 그러나 초기 특허로 인해 발명의 공로는 프랑스 라디오 제조업체인 루시앙 라비 . 데이터 전송 과정에 사용되는 대부분의 수신기는 슈퍼헤테로인 수신기입니다. 일부 수신기도 직접 샘플링을 기반으로 합니다.
라디오 수신기 시대가 시작되면서, TRF (Tuned Radio Frequency) 수신기는 가격이 저렴하고 조작이 간편하기 때문에 일반적으로 사용되었습니다. 이 수신기는 작동에 필요한 높은 비용과 숙련된 노동력으로 인해 덜 인기가 있었습니다. 1920년대 이후 슈퍼헤테로다인 수신기는 IF 주파수(또는 IF 주파수)를 기반으로 만들어졌습니다. IF 변압기 . 그러나 1930년대쯤에 발명된 진공관 라디오 수신기로 대체되었습니다.
재생 수신기
재생식 수신기는 일반적으로 증폭기의 이득을 높이는 데 사용됩니다. 1914년에 발명되어 특허를 받았습니다. 에드윈 암스트롱 . 수신기는 감도와 선택성이 향상되어 1915년부터 제2차 세계대전까지 사용되었습니다. 이러한 수신기의 원리는 재생 과정으로 작용하는 긍정적인 피드백입니다. 출력은 입력에 다시 적용되어 증폭을 증가시킵니다. 1930년대에 이러한 수신기는 방사 간섭의 단점으로 인해 TRF 및 수퍼헤테로다인 수신기로 대체되었습니다. 그러나 재생식 수신기는 증폭기와 발진기에 널리 사용됩니다.
슈퍼 재생 수신기
높은 증폭을 달성하기 위해 재생 유형이 큰 재생 수신기입니다. 에드윈 암스트롱(Edwin Armstrong)도 1922년에 이를 발명했습니다. 이는 워키토키 및 무선 네트워킹과 같은 다양한 장치에 사용됩니다. AM(진폭 변조) 및 광대역 FM(주파수 변조)에 잘 작동하는 반면, 재생식 수신기는 협대역 FM에 잘 작동합니다. 슈퍼 재생 수신기는 항상 자체 진동하기 때문에 SSB(9단일 측파대 신호)를 제대로 감지할 수 없습니다. 간섭이 없는 주파수 대역에서 가장 잘 작동하므로 가장 강한 신호를 수신할 수 있습니다.
직접 변환 수신기
DCR(직접 변환 수신기)의 기능은 주파수를 IF(중간 주파수)로 변환한다는 점을 제외하면 슈퍼헤테로인 수신기의 기능과 유사합니다. DCR은 로컬 발진기에 의해 구동되는 동기식 감지를 사용하여 수신 무선 신호를 복조합니다. 주파수는 반송파 주파수와 거의 동일합니다. 슈퍼헤테로인 수신기와 같은 두 가지 주파수 변환의 복잡성이 포함되지 않습니다. 이는 하나의 주파수 변환기만 사용합니다. IF 단계를 따르는 동기 검출기가 슈퍼헤테로인 수신기에 사용되는 경우 복조된 출력은 직접 변환 수신기와 동일합니다.
튜닝된 무선 주파수 수신기
그만큼 TRF (Tuned Radio Frequency)은 하나 이상의 무선 주파수(RF) 증폭기를 사용하여 수신 무선 신호에서 오디오 신호를 추출합니다. 두 개 이상의 RF 증폭기를 사용하는 개념은 각 연속 단계에서 들어오는 신호를 증폭하여 간섭을 제거하는 데 도움이 되는 것입니다. 초기에 발명된 수신기의 작동은 방송국의 주파수에 대한 주파수의 개별 조정으로 인해 복잡했습니다. 그러나 이후 모델은 주파수를 제어하기 위해 단일 손잡이를 사용하여 작동되었습니다. TRF는 1930년대에 Edwin Armstrong이 발명한 슈퍼헤테로다인 수신기로 대체되었습니다.
역사
1887년에 독일의 물리학자가 하인리히 헤르츠 전자기(EM) 이론에 기초한 일련의 실험을 통해 최초의 전파를 식별했습니다. 본 발명은 스파크 여기 쌍극 안테나를 포함한 다양한 유형의 안테나를 기반으로 했습니다. 그러나 그들은 송신기로부터 최대 100피트 떨어진 곳에서만 전송을 감지할 수 있었습니다. 그는 또한 같은 해 스파크 가스 송신기를 발견했습니다.
- 이 송신기는 1887년부터 1917년 사이에 널리 사용되었습니다. 그러나 이러한 스파크 송신기에서 전송되는 정보는 잡음이 많아 오디오 전송에 적합하지 않았습니다.
- 따라서 최초로 발명된 무선 수신기는 전파만 감지할 수 있었고 수신 장치를 탐지기라고 불렀습니다. 그 당시에는 신호를 증폭할 증폭기가 없었습니다.
- 1895년에는 G 마르코니 최초의 무선 통신 시스템을 개발했습니다.
- 1897년까지 Marconi와 다른 연구자들은 다음의 사용을 받아들였습니다. 동조 회로 전파 전송 중. 또한 안테나와 감지기 사이에 연결될 때 원하는 주파수 범위를 통과시키고 다른 주파수는 거부함으로써 대역통과 필터로 작동합니다.
- 1900년경에는 라디오가 전 세계적으로 상업적으로 사용되기 시작했습니다.
- 무선 전송에는 응집성 검출기가 사용되었습니다. 초기 라디오 수신기에 최대 10년 동안 사용되었습니다.
- 1907년에 응집성 검출기가 다음으로 대체되었습니다. 크리스탈 탐지기 .
- 1920년까지 전해탐지기, 자기탐지기 등 다양한 감지기가 발견되었다.
- 1920년에 발명된 진공관 검출기 1920년대 이전에 발견된 다른 모든 탐지기를 대체했습니다. 이 시대에 탐지기는 다음과 같이 이름이 바뀌었습니다. 복조기 .
- 복조기는 무선 신호에서 오디오 신호를 추출할 수 있는 장치였습니다.
- 1924년에 다이내믹 코어 스피커가 발명되면서 이전에 발명된 스피커에 비해 시스템의 오디오 주파수 응답이 향상되었습니다.
- 그 후 다양한 유형의 라디오 수신기가 발명되었습니다.
- 1947년에는 트랜지스터 시대가 도래하면서 다양한 무선 전송 응용이 발견되었습니다.
- 1970년대 이후 디지털 기술은 또 다른 혁명을 일으키며 전체 수신기 회로를 칩으로 변환했습니다.