پاورپوینت فرستنده های رادیویی

فرستنده های رادیویی

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 AM و FM و تلویزیون به کار می روند.
در فرستنده ها از مدولاتور و اسلاتور و تقویت کننده RF و آنتن استفاده می شود.

مدولاتور (modulators)
مدولاتور مداری است که سیگنال پیام را روی سیگنال حامل سوار می کند. متناسب با نوع مدولاسیون نوع مدولاتور 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.

مدولاتور دیودی
حال ببینیم شکل موج ایجاد شده چگونه به سیگنال AM استاندارد 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 AM ایجاد می شود.
ساده ترین روش ایجاد اعوجاج استفاده از دیود می باشد.

مدولاتور ترانزیستوری
مدولاتورهای ترانزیستوری با توجه به نحوه اعمال سیگنال پیام طبقه بندی می کنند و به نحوه اعمال سیگنال حامل بستگی ندارد. سه نوع مدولاتور ترانزیستوری وجود دارد که عبارتند از:
1- مدولاتور روی کلکتور
2- مدولاتور روی امیتر
3- مدولاتور روی بیس

در مدولاتور روی کلکتور سیگنال پیام به کلکتور اعمال می شود.c3,c4 خازن بای پس می باشد. ترانزیستور در کلاس c کار می کند تا اعوجاج مورد نیاز ایجاد شود.در کلکتور سیگنال RF به صورت DC ضربان دار ظاهر می شود. ظرفیت c2 باید طوری باشد که در برابر سیگنال RF اتصال کوتاه و در برابر پیام مدار باز باشد.
این نوع مدولاتور دارای بازده خوب می باشد و برای مدولاسیون صد درصد باید دامنه پیام زیاد باشد.

مدولاتور روی امیتر
در این نوع مدولاتور پیام به امیتر داده شده و سیگنال حامل به بیس داده می شود. در این نوع مدولاتور ترانزیستور در کلاس A می باشد لذا دارای راندمان کمتر می باشد و برای مدولاسیون صددرصد به دامنه پیام کمتر نیاز است.

مدولاتور روی بیس
در مدولاتور روی بیس پیام و حامل به بیس ترانزیستور اعمال می شود.
نکته: درفرستندها مدولاتور 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 مدولاسیون ضعیف و قوی می پردازیم.
هر فرستنده رادیویی از دو قسمت AF و RF درست شده است.
صدا یا موسیقی و هر پیام در محدوده 20 هرتز تا 20 کیلو هرتز را سیگنال صوتی یا AF گویند.
قلب یک فرستنده رادیویی یک نوسان ساز یا اسیلاتور می باشد. اسیلاتور یک سیگنال فرکانس بالا به نام RF تولید می کند.
در فرستنده های رادیویی ابتدا سیگنال های RF و AF تقویت شده سپس آنهار به مدولاتور اعمال می کنند ، سیگنال خروجی از مدولاتور را دوباره تقویت می کنند و به آنتن می فرستند.
نکته: عمل مدولاسیون قبل از طبقه آخر یا در قسمت آخر انجام می گیرد.

انواع فرستنده های رادیویی
با توجه به محل اجرای مدولاسیون دو نوع مدولاسیون مطرح می شود.
1- فرستنده رادیویی با مدولاسیون قدرت زیاد یا سطح زیاد
2- فرستنده رادیویی با مدولاسیون قدرت کم یا سطح کم
فرستنده رادیویی با مدولاسیون قدرت زیاد یا سطح زیاد high level modulation
در این نوع فرستنده مدولاسیون در طبقه آخر انجام می شود. در این فرستنده تقویت کننده بافر به منظور تطبیق امپدانس بین اسیلاتور و چند برابر کننده استفاده می شود.

فرستنده رادیویی با مدولاسیون قدرت کم یا سطح پایین Low level modulation
در این نوع فرستنده مدولاسیون درطبقه تقویت کننده درایور RF یا 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.
1- حساسیت یا سنسیتیویته Sensitivity
2- قابلیت انتخاب یا سلکتیویته Selectivity
3- وفاداری یا فیدلیته Fidility
4- پایداری 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 LC استفاده می شود. C یک خازن متغیر به نام خازن واریابل می باشد.
نکته: برای افزایش قابلیت انتخاب Q را 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 Q زیاد 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 LC قرار دارد. با تغییر L یا C می 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 µr می باشد لذا میدان مغناطیسی قوی تری ایجاد می کند.
L1, L2 تشکیل ترانس می دهند.

در صورتیکه یکی از پایه های 3یا 4 به همراه یکی از پایه های 1 یا 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 TC1 برای تنظیم فرکانس انتهای باند MW در کادر آنتن استفاده می شود.
خازن تریمر TC2 برای تنظیم فرکانس انتهای باند MW در اسیلاتور استفاده می شود.

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 رادیویTRF (Tuned Radio Frequency )
گیرنده TRF یا گیرنده با مدار هماهنگ تنظیم شده از طبقات زیر درست شده است.
1- آنتن و مدار هماهنگ
2- تقویت کننده RF
3- آشکار ساز سیگنال صوتی
4- تقویت کننده صوتی
5- بلندگو
خازن های C1,C2,C3,C4 هم محور می باشند. با تغییر ظرفیت این خازن ها فرکانس رزونانس مدارهای انتخاب ایستگاه L1 RL1C1 , L2 RL2C2, L3 RL3C3, L4 RL4C4 هم 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
1- حساسیت کم
2- قابلیت انتخاب بد
3- بروز مشکلات زیاد به هنگام تنظیم همزمان مدارهای هماهنگ
4- یکنواخت 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 کالا 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 IF گویند (Intermediate Frequency) و مقدار آن برای گیرنده رادیویی تجاری 455 کیلو هرتز می باشد.
بخش های گیرنده رادیویی سوپرهترودیون عبارتند از:
1-تقویت کننده RF 2- اسیلاتور محلی 3- میکسر یا مخلوط کننده 4- تقویت کننده IF 5- آشکار ساز 6- تقویت کننده AF 7- کنترل اتوماتیک صوت 8- بلندگو

تقویت کننده RF,تقویت سیگنال RF را انجام می دهد و نویز را حذف می کند.
اسیلاتور محلی Local Oscillator ، در 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 اسیلاتور محلی با فرکانس مدار رزونانس مدار انتخاب ایستگاه همزمان تغییر می کند.

مخلوط کننده یا میکسر، فرکانس RF و فرکانس اسیلاتور محلی FLO وارد میکسر شده و ترکیب می شوند. در خروجی میکسر فرکانس های FR و FLO و FLO- FRو FLO+FR وجود دارد.
کنورتور، به مجموعه مخلوط کننده و اسیلاتور محلی کنورتور گویند.
به مجموعه مخلوط کننده و اسیلاتور محلی و تقویت کننده RF ، RF تیونر گویند.
تقویت کننده IF ، این تقویت کننده سیگنال IF را تقویت می کند.

مدار آشکار ساز، وظیفه مدار آشکار ساز پیاده سازی پیام از روی سیگنال IF می باشد.

کنترل اتوماتیک بهره Automatic Gain Control (AGC)
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 AGC استفاده می شود. AGC ضریب بهره تقویت کننده IF یا RF به 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
1- انتخاب فرکانس RF ایستگاه مورد نظر و تقویت آن
2- تولید موج سینوسی برای مخلوط شدن با RF
3- مخلوط کردن سیگنال RF با اسیلاتور محلی و تولید IF

تقویت کننده های IF
در گیرنده های AM که دارای باند فرکانسی MW و SW می باشند عمل تقویت موج مدوله شده AM با فرکانس 455 کیلو هرتز در طبقات IF انجام می شود. در ورودی و خروجی تقویت کننده های IF ترانس IF وجود دارد که روی فرکانس 455 کیلو هرتز تنظیم شده است.

وظایف تراتس IF عبارتند از
رنگ ترانس هاس T1 و T2 و T3 زرد و سفید و مشکی می باشد.
آشکارسازی پیام
پیاده سازی پیام از روی سیگنال حامل را آشکار سازی گویند. آشکار سازی را دی مدولاسیون گویند. سیگنال AM 455 کیلو 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 شود. Detector Power

خازن C17 و C18 و R8 فیلتر 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 AGC استفاده می شود. به مدار AGC ، AVC نیز گفته می شود. این مدار به طور اتوماتیک بهره تقویت کننده IF را کنترل می کند. مدار یک AGC یک فیلتر پایین گذر است.

ورودی AGC سیگنال صوتی از خروجی آشکار ساز است و خروجی آن ولتاژ DC می باشد.
انواع AGC
AGC به دو نوع تقسیم بندی می شود که عبارتند از
1- AGC مستقیم Forward AGC هرگاه ولتاژ DC خروجی AGC به 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.
2- AGC معکوس Reverse AGC هرگاه ولتاژ DC خروجی AGC به 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 TRF یک موج AM با آی سی
امروزه به دلایل زیر در مدارهای الکترونیکی و مخابراتی از آی سی استفاده می شود که عبارتند از
1- بایاس آی سی راحت تر است و عیب یابی مدار راحت تر می باشد.
2- آی سی حجم مدار را کم می کند.
3- آی سی دارای توان مصرف کم و تثبیت حرارتی زیاد می باشد.
4- مدارهای مجتمع نسبت به مدارهای مجزا ارزان تر می باشند.
5- نویز 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.
1- مدار هماهنگ ورودی
2- آی سی ZN414Z محدوده فرکانس این IC 150 کیلو هرتز تا 3 مگا هرتز می باشد. موج متوسط و موج بلند را پوشش می دهد.
3- طبقه صوتی

گیرنده رادیویی یک موج AM با آی سی
TR1 نوسان ساز و میکسر می باشد.TR2 و TR3 اولین و دومین تقویت کننده IF می باشند.
TR4 تقویت کننده درایور می باشد.TR5 و TR6 تقویت کننده های پوش پول می باشند و TR7 دیود جبران حرارتی می باشد.مقاومت R15 و C10 مدار 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 AM با آی سی
TR1 نوسان ساز و میکسر می باشد.
ZN414Z تقویت کننده IF و آشکار ساز می باشد.
فیلتر سرامیکی دارای پاسخ فرکانسی خوب و نسبت به تشعشعات مصونیت دارد.