Transcript اینجا
به نام خدا فصل ششم فرستنده های رادیویی مقدمه فرستنده های رادیویی از جمله دستگاه هایی است که کاربرد فراوان دارند .این فرستنده ها در ابعاد کوچک و بزرگ وجود دارند .در ابعاد کوچک در گیرنده و فرستنده پلیس و کوهنوردی استفاده می شوند .در ابعاد بزرگ در فرستنده های AMو FMو تلویزیون به کار می روند. در فرستنده ها از مدوالتور و اسالتور و تقویت کننده RFو آنتن استفاده می شود. مدوالتور )(modulators مدوالتور مداری است که سیگنال پیام را روی سیگنال حامل سوار می کند .متناسب با نوع مدوالسیون نوع مدوالتور فرق می کند. جمع دو سیگنال پیام و حامل اگر دو سیگنال پیام و حامل را با یک مدار جمع کنیم ،شکل موج خروجی مانند شکل زیر می باشد. شکل موج پیام روی حامل سوار شده است. مدوالتور دیودی حال ببینیم شکل موج ایجاد شده چگونه به سیگنال AMاستاندارد تبدیل می شود. در صورتیکه بتوان در شکل ایجاد شده اعوجاج ایجاد کنیم و سپس به یک مدار هماهنگ داده شود در خروجی مدار هماهنگ موج AMایجاد می شود. ساده ترین روش ایجاد اعوجاج استفاده از دیود می باشد. مدوالتور ترانزیستوری مدوالتورهای ترانزیستوری با توجه به نحوه اعمال سیگنال پیام طبقه بندی می کنند و به نحوه اعمال سیگنال حامل بستگی ندارد .سه نوع مدوالتور ترانزیستوری وجود دارد که عبارتند از: -1مدوالتور روی کلکتور -2مدوالتور روی امیتر -3مدوالتور روی بیس در مدوالتور روی کلکتور سیگنال پیام به کلکتور اعمال می شود c3,c4.خازن بای پس می باشد. ترانزیستور در کالس cکار می کند تا اعوجاج مورد نیاز ایجاد شود.در کلکتور سیگنال RFبه صورت DCضربان دار ظاهر می شود .ظرفیت c2باید طوری باشد که در برابر سیگنال RF اتصال کوتاه و در برابر پیام مدار باز باشد. این نوع مدوالتور دارای بازده خوب می باشد و برای مدوالسیون صد درصد باید دامنه پیام زیاد باشد. مدوالتور روی امیتر در این نوع مدوالتور پیام به امیتر داده شده و سیگنال حامل به بیس داده می شود .در این نوع مدوالتور ترانزیستور در کالس Aمی باشد لذا دارای راندمان کمتر می باشد و برای مدوالسیون صددرصد به دامنه پیام کمتر نیاز است. مدوالتور روی بیس در مدوالتور روی بیس پیام و حامل به بیس ترانزیستور اعمال می شود. نکته :درفرستندها مدوالتور روی کلکتور به دلیل اینکه بازده زیاد دارد بیش تر استفاده می شود. فرستنده های رادیویی AM در این قسمت به تجزیه و تحلیل بلوک دیاگرام فرستنده های رادیویی با مدوالسیون ضعیف و قوی می پردازیم. هر فرستنده رادیویی از دو قسمت AFو RFدرست شده است. صدا یا موسیقی و هر پیام در محدوده 20هرتز تا 20کیلو هرتز را سیگنال صوتی یا AF گویند. قلب یک فرستنده رادیویی یک نوسان ساز یا اسیالتور می باشد .اسیالتور یک سیگنال فرکانس باال به نام RFتولید می کند. در فرستنده های رادیویی ابتدا سیگنال های RFو AFتقویت شده سپس آنهار به مدوالتور اعمال می کنند ،سیگنال خروجی از مدوالتور را دوباره تقویت می کنند و به آنتن می فرستند. نکته :عمل مدوالسیون قبل از طبقه آخر یا در قسمت آخر انجام می گیرد. انواع فرستنده های رادیویی با توجه به محل اجرای مدوالسیون دو نوع مدوالسیون مطرح می شود. -1فرستنده رادیویی با مدوالسیون قدرت زیاد یا سطح زیاد -2فرستنده رادیویی با مدوالسیون قدرت کم یا سطح کم فرستنده رادیویی با مدوالسیون قدرت زیاد یا سطح زیاد high level modulation در این نوع فرستنده مدوالسیون در طبقه آخر انجام می شود .در این فرستنده تقویت کننده بافر به منظور تطبیق امپدانس بین اسیالتور و چند برابر کننده استفاده می شود. فرستنده رادیویی با مدوالسیون قدرت کم یا سطح پایین Low level modulation در این نوع فرستنده مدوالسیون درطبقه تقویت کننده درایور RFیا طبقه تقویت ولتاژ RF انجام می شود .این روش نسبت به روش قبل اقتصادی تر است و دارای راندمان کم می باشد. بلوک دیاگرام یک فرستنده رادیویی به صورت زیر است. گیرنده های رادیویی در این قسمت به تجزیه و تحلیل گیرنده های رادیویی می پردازیم ،این گیرنده های رادیویی شامل گیرنده های ترانزیستور و آی سی دار می باشد. مشخصات ویژه گیرنده های رادیویی یک گیرنده رادیویی باید دارای ویژگی های زیر باشد. -1حساسیت یا سنسیتیویته Sensitivity -2قابلیت انتخاب یا سلکتیویته Selectivity -3وفاداری یا فیدلیته Fidility -4پایداری یا استابیلیته Stability حساسیت یا سنسیتیویته توانایی یک گیرنده رادیویی برای دریافت امواج ضعیف را حساسیت گویند .برای افزایش حساسیت نسبت سیگنال به نویز را زیاد می گیرند. قابلیت انتخاب یا سلکتیویته توانایی یک گیرنده رادیویی جهت انتخاب سیگنال مورد نظر از میان سایر سیگنال های ناخواسته را قابلیت انتخاب یا سلکتیویته گویند .لذا از مدار هماهنگ LCاستفاده می شود C .یک خازن متغیر به نام خازن واریابل می باشد. نکته :برای افزایش قابلیت انتخاب Qرا زیاد می گیرند. وفاداری یا فیدلیته وفاداری یک تقویت کننده به میزان تطبیق سیگنال خروجی با ورودی دارد .فیدلیته به پهنای باند مدار انتخاب ایستگاه بستگی دارد .هر چقدر Qزیاد باشد وفاداری کم تر است. پایداری یا استابیلیته میزان ثبات فرکانس رزونانس مدار انتخاب ایستگاه رادیویی را پایداری گویند .وقتی یک ایستگاه ثابت باشد و تغییر نکند از پایداری خوبی برخوردار است. مدار هماهنگ ورودی گیرنده رادیویی در ورودی هر گیرنده رادیویی یک مدار هماهنگ موازی LCقرار دارد .با تغییر Lیا Cمی توان ایستگاه های متفاوتی را دریافت کرد. مدار انتخاب ایستگاه را مدار کادر آنتن گویند. بوبین کادر آنتن به سیم پیچ مدار هماهنگ ورودی گیرنده های رادیویی بوبین کادر آنتن گویند .این بوبین دارای یک هسته از جنس فریت می باشد .بوبین کادر آنتن به عنوان آنتن عمل می کند .بوبین کادر به صوت سه سر یا چهار سر وجود دارد. بوبین کادر آنتن داری µrمی باشد لذا مغناطیسی میدان قوی تری ایجاد می کند. L1, L2تشکیل ترانس می دهند. در صورتیکه یکی از پایه های 3یا 4به همراه یکی از پایه های 1یا 2 به زمین وصل شود. بوبین کادر آنتن به صورت سه سر استفاده می شود. خازن واریابل یا واریکاپ Variable Capacitor به خازن متغیر مدار هماهنگ گیرنده رادیویی خازن واریابل گویند .این خازن همراه بوبین کادر آنتن ایستگا ه های رادیویی دریافت می کند. خازن تریمر TC1برای تنظیم فرکانس انتهای باند MW در کادر آنتن استفاده می شود. خازن تریمر TC2برای تنظیم فرکانس انتهای باند MW در اسیالتور استفاده می شود. شمای فنی انتخاب ایستگاه های رادیویی به طور خودکار در تیونرگیرنده های رادیویی جدید به جای استفاده از خازن واریابل از دیود خازنی استفاده می شود. گیرنده رادیوی) Tuned Radio Frequency( TRF گیرنده TRFیا گیرنده با مدار هماهنگ تنظیم شده از طبقات زیر درست شده است. -1آنتن و مدار هماهنگ -2تقویت کننده RF -3آشکار ساز سیگنال صوتی -4تقویت کننده صوتی -5بلندگو خازن های C1,C2,C3,C4هم محور می باشند .با تغییر ظرفیت این خازن ها فرکانس رزونانس مدارهای انتخاب ایستگاه L1 RL1C1 , L2 RL2C2, L3 RL3C3, L4 RL4C4هم زمان تغییر می کند. علت استفاده از چند مدار هماهنگ انتخاب بهتر ایستگاه مورد نظر و حذف ایستگاه های ناخواسته می باشد. دیود و خازن مدار آشکار ساز صوت می باشند. تقویت کننده صوت تقویت ولتاژ یا تقویت جریان سیگنال صوتی را برای بلند گو انجام می دهد. نکته :گیرنده رادیویی مستقیم گرچه از نظر اقتصادی به صرفه است و دارای مداری ساده می باشد ولی دارای معایبی می باشد. معایب گیرنده رادیویی مستقیم TRF -1حساسیت کم -2قابلیت انتخاب بد -3بروز مشکالت زیاد به هنگام تنظیم همزمان مدارهای هماهنگ -4یکنواخت تقویت نشدن ایستگاه های مختلف گیرنده رادیویی سوپر هترودیون Superhetrodyne Receiver امروزه گیرنده های رادیویی به صورت ترکیبی به نام سوپرهترودیون عرضه می شوند. هترودیون به معنی مخلوط کردن دو فرکانس می باشد .کلمه سوپر به معنای فوق العاده است و بیشتر برای کاال هایی است که اولین بار عرضه می شوند. در گیرنده های رادیویی سوپرهترودیون ابتدا ایستگاه توسط مدار هماهنگ دریافت می شود فرکانس دریافتی پس از تقویت وارد کنورتور می شود و سپس به فرکانس میانی تبدیل می شود. فرکانس میانی را فرکانس متوسط یا IFگویند ( )Intermediate Frequencyو مقدار آن برای گیرنده رادیویی تجاری 455کیلو هرتز می باشد. بخش های گیرنده رادیویی سوپرهترودیون عبارتند از: -1تقویت کننده -2 RFاسیالتور محلی -3میکسر یا مخلوط کننده -4تقویت کننده -5 IF آشکار ساز -6تقویت کننده -7 AFکنترل اتوماتیک صوت -8بلندگو تقویت کننده ,RFتقویت سیگنال RFرا انجام می دهد و نویز را حذف می کند. اسیالتور محلی ، Local Oscillatorدر داخل گیرنده های رادیویی یک نوسان ساز به نام نوسان ساز محلی وجود دارد .علت نام گذاری این است نوسان ساز در محل گیرنده قرار دارد. فرکانس اسیالتور محلی با فرکانس مدار رزونانس مدار انتخاب ایستگاه همزمان تغییر می کند. مخلوط کننده یا میکسر ،فرکانس RFو فرکانس اسیالتور محلی FLOوارد میکسر شده و ترکیب می شوند .در خروجی میکسر فرکانس های FRو FLOو FLO- FRو FLO+FRوجود دارد. کنورتور ،به مجموعه مخلوط کننده و اسیالتور محلی کنورتور گویند. به مجموعه مخلوط کننده و اسیالتور محلی و تقویت کننده RF ، RFتیونر گویند. تقویت کننده ، IFاین تقویت کننده سیگنال IFرا تقویت می کند. مدار آشکار ساز ،وظیفه مدار آشکار ساز پیاده سازی پیام از روی سیگنال IFمی باشد. کنترل اتوماتیک بهره )AGC( Automatic Gain Control در یک گیرنده رادیوی ضعیف یا قوی شدن سیگنال دریافتی موجب کم یا زیاد شدن صدا در بلند گو می شود .برای بر طرف کردن این مشکل از AGCاستفاده می شود AGC .ضریب بهره تقویت کننده IFیا RFبه طور اتوماتیک کنترل می کند. تقویت کننده صوتی در تقویت کننده صوتی دامنه ولتاژ یا دامنه جریان برای راه اندازی بلندگو تقویت می شود. کنورتور دارای چند وظیفه می باشد که عبارتند از -1انتخاب فرکانس RFایستگاه مورد نظر و تقویت آن -2تولید موج سینوسی برای مخلوط شدن با RF -3مخلوط کردن سیگنال RFبا اسیالتور محلی و تولید IF تقویت کننده های IF در گیرنده های AMکه دارای باند فرکانسی MWو SWمی باشند عمل تقویت موج مدوله شده AM با فرکانس 455کیلو هرتز در طبقات IFانجام می شود .در ورودی و خروجی تقویت کننده های IF ترانس IFوجود دارد که روی فرکانس 455کیلو هرتز تنظیم شده است. وظایف تراتس IFعبارتند از رنگ ترانس هاس T1و T2و T3زرد و سفید و مشکی می باشد. آشکارسازی پیام پیاده سازی پیام از روی سیگنال حامل را آشکار سازی گویند .آشکار سازی را دی مدوالسیون گویند .سیگنال 455 AMکیلو هرتز توسط میکسر تولید شده و توسط تقویت کننده های IF تقویت شده و به ورودی آشکار ساز داده می شود .مدار آشکار ساز می تواند دیودی یا ترانزیستوری باشد.به آشکار ساز ترانزیستوری آشکار ساز قدرت گفته می شودDetector . Power خازن C17و C18و R8فیلتر پایین گذر از نوع پی می باشد. کنترل اتوماتیک بهره AGC در گیرنده های رادیویی به سبب عوامل جوی یا به علت برخورد سیگنال های رادیویی از زوایای مختلف سیگنال وارد شده ممکن است قوی یا ضعیف باشد .این تغییرات باعث کم یا زیادشدن صدای بلندگو می شود .برای ثابت بودن صدا از AGCاستفاده می شود .به مدار AVC ، AGCنیز گفته می شود .این مدار به طور اتوماتیک بهره تقویت کننده IFرا کنترل می کند .مدار یک AGCیک فیلتر پایین گذر است. ورودی AGCسیگنال صوتی از خروجی آشکار ساز است و خروجی آن ولتاژ DCمی باشد. انواع AGC AGCبه دو نوع تقسیم بندی می شود که عبارتند از AGC -1مستقیم Forward AGCهرگاه ولتاژ DCخروجی AGCبه پایه ترانزیستور طوری اعمال شود که با افزایش سیگنال وروردی هدایت ترانزیستور زیاد شود ،نقطه کار به سمت اشباع می رود و بهره ولتاژ کم می شود. AGC -2معکوس Reverse AGCهرگاه ولتاژ DCخروجی AGCبه پایه ترانزیستور طوری اعمال شود که با افزایش سیگنال وروردی هدایت ترانزیستور کم شود ،نقطه کار به سمت قطع می رود و بهره ولتاژ کم می شود. گیرنده رادیویی TRFیک موج AMبا آی سی امروزه به دالیل زیر در مدارهای الکترونیکی و مخابراتی از آی سی استفاده می شود که عبارتند از -1بایاس آی سی راحت تر است و عیب یابی مدار راحت تر می باشد. -2آی سی حجم مدار را کم می کند. -3آی سی دارای توان مصرف کم و تثبیت حرارتی زیاد می باشد. -4مدارهای مجتمع نسبت به مدارهای مجزا ارزان تر می باشند. -5نویز پذیری آی سی نسبت به مدارهای مجزا کم تر است و راندمان آنها نیز بیشتر است. این مدار از سه قسمت زیر درست شده است. -1مدار هماهنگ ورودی -2آی سی ZN414Zمحدوده فرکانس این 150 ICکیلو هرتز تا 3مگا هرتز می باشد .موج متوسط و موج بلند را پوشش می دهد. -3طبقه صوتی گیرنده رادیویی یک موج AMبا آی سی TR1نوسان ساز و میکسر می باشد TR2.و TR3اولین و دومین تقویت کننده IFمی باشند. TR4تقویت کننده درایور می باشد TR5.و TR6تقویت کننده های پوش پول می باشند و TR7دیود جبران حرارتی می باشد.مقاومت R15و C10مدار دی کوپلینک می باشند.به علت متغیر بودن دامنه سیگنال صوتی روی ولتاژ باتری می گذارد و در نتیجه تغذیه طبقات مخلتف اثر می گذارد و موجب فیدبک مثبت می شود و به علت فیدبک مثبت مدار به نوسان در می آید .در اثر نوسانی مدار صدای قایق موتوری می آید. گیرنده رادیویی سوپر هترودین یک موج AMبا آی سی TR1نوسان ساز و میکسر می باشد. ZN414Zتقویت کننده IFو آشکار ساز می باشد. فیلتر سرامیکی دارای پاسخ فرکانسی خوب و نسبت به تشعشعات مصونیت دارد.