Tezlik Modulyasiyası (FM) radiosu uzun illərdir yüksək sədaqətli musiqi və səs yayımı üçün istifadə olunur. Mükəmməl səs keyfiyyəti, siqnal möhkəmliyi və səs-küy toxunulmazlığı təmin edə bilər. Son zamanlarda FM radiosu mobil və fərdi media pleyerlərində getdikcə daha çox istifadə olunur. Bununla birlikdə, ənənəvi FM dizayn metodu, simli qulaqlıq olmayan bir çox istifadəçini məhdudlaşdıran simli qulaqlıq kimi çox uzun bir anten tələb edir. Əlavə olaraq, portativ cihazlarda simsiz istifadə modellərinin davamlı populyarlığı ilə daha çox istifadəçi digər FM antenlərindən istifadə edən simsiz FM radiolarından faydalana bilər və eyni zamanda səsləri dinləmək üçün simsiz qulaqlıqlardan və ya dinamiklərdən istifadə edə bilər.
Bu yazı qulaqlıq kabelini bir seçim halına gətirən və portativ cihazın içərisindəki antenanı birləşdirən və ya birləşdirən bir FM radio qəbuledici həllini təqdim edəcəkdir. Qəbul həssaslığını maksimuma çatdırmaqla başlayırıq və sonra rezonans tezliyinin səmərəliliyinin artırılması, anten ölçüsünün artırılması və bütün FM bant genişliyinin effektivliyini maksimuma çatdırmaq üçün tənzimlənən uyğun bir şəbəkədən istifadə daxil olmaqla həssaslığı artırmaq üçün metodlar tətbiq edirik. Nəhayət, bu məqalə tənzimlənən uyğunlaşdırma şəbəkəsinin reallaşma metodunu verəcəkdir.
Maksimum həssaslıq
Həssaslıq, FM qəbul etmə sisteminin müəyyən bir siqnal-səs-küy nisbətinə (SNR) çatarkən ala biləcəyi ən kiçik siqnal olaraq təyin edilə bilər. Bu, siqnal və səs-küylə əlaqəli olan FM qəbuledici sistemin işinin vacib bir parametridir. Alınan Siqnal Gücü Göstəricisi (RSSI) yalnız müəyyən bir tənzimləmə tezliyi nöqtəsində RF siqnal gücünə işarə edir. Səs-küy və ya siqnal keyfiyyəti haqqında heç bir məlumat vermir. Fərqli antenalar altında alıcı performansını müqayisə edərkən səs siqnalının səs-küy nisbəti (SNR) daha yaxşı bir parametr ola bilər. Buna görə dinləyiciyə yüksək keyfiyyətli səs təcrübəsi gətirmək üçün SNR-i maksimum dərəcədə artırmaq çox vacibdir.
Anten radio tezliyi dövrəsini və elektromaqnit dalğalarını birləşdirən bir körpüdür. FM qəbuluna gəldikdə, anten, elektromaqnit dalğalarından enerjini elektron dövrələr (aşağı səs-küy gücləndiriciləri (LNA)) tərəfindən istifadə edilə bilən gərginliyə çevirən bir çeviricidir. FM qəbuledici sistemin həssaslığı daxili LNA tərəfindən alınan gərginliklə birbaşa əlaqəlidir. Həssaslığı artırmaq üçün bu gərginlik mümkün qədər artırılmalıdır. Bazarda qulaqlıq, qısa qamçı, ilmələr və çip antenaları da daxil olmaqla müxtəlif antenalar mövcuddur, lakin bütün antenlər bərabər dövrələrlə analiz edilə bilər. Şəkil 1 ümumi bir ekvivalent anten dövrə modelini göstərir:
Şəkil 1-də X kondansatör və ya induktor ola bilər. X seçimi anten topologiyasından asılıdır və onun elektrik (induktiv və ya tutumlu) dəyəri anten həndəsəsi ilə əlaqədardır. Rloss itki müqaviməti, antenada istilik enerjisi şəklində güc dağılımı ilə əlaqədardır. Rrad radiasiya müqaviməti elektromaqnit dalğalarından yaranan gərginliklə əlaqədardır. İzahat asanlığı üçün aşağıdakı mətn analiz obyekti olaraq loop anten modeli götürəcəkdir. Eyni hesablama qısa monopol antenalar və qulaqlıq antenaları kimi digər növ antenlər üçün də istifadə edilə bilər.
Şəkil 1: Antena bərabər dövrə modeli.
Rezonans tezliyi nöqtəsinin effektivliyini maksimuma çatdırın
Anten tərəfindən çevrilən enerjini maksimuma çatdırmaq üçün, rezonanslı bir şəbəkədən istifadə edərək antenin reaktiv empedansını əvəzləşdirə bilərsiniz və bu empedans antenin daxili LNA-ya keçirdiyi gərginlik dəyərini zəiflədəcəkdir. İndüktif döngə antenaları üçün, kondansatör Cres, antenin istənilən tezlikdə səsləndirməsi üçün istifadə olunur:
Rezonans tezliyi, antenanın elektromaqnit dalğalarını ən yüksək məhsuldarlıq ilə gərginliyə çevirdiyi tezlik nöqtəsinə aiddir. Anten səmərəliliyi, Rrad üzərindəki gücün antenin aldığı ümumi gücə nisbətidir və bu, Rrad / Zant olaraq ifadə edilə bilər, burada Zant antenin rezonans şəbəkəsi ilə olan empedansıdır. Zant belə ifadə olunur:
Anten rezonans olduqda, səmərəliliyi η aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər:
Digər tezlik nöqtələrində effektivlik:
Rezonans doğurmayan tezlik nöqtəsindəki anten effektivliyi maximum maksimum effektivlikdən azdır, çünki bu anda anten giriş empedansı Zant ya tutumlu, ya da induktivdir.
Anten ölçüsünü artırın
Yayımlanan radio tezlik siqnalını bərpa etmək üçün antenna elektromaqnit dalğasından mümkün qədər çox enerji toplamalı və elektromaqnit dalğa enerjisini səmərəli şəkildə Rraddan bir gərginliyə çevirməlidir. Toplanan enerji miqdarı, portativ cihazın istifadə etdiyi antenanın ölçüsü və sahəsi ilə məhdudlaşır. Ənənəvi qulaqlıq antenası üçün uzunluğu FM siqnalının dörddə bir dalğa uzunluğuna çata bilər və kifayət qədər enerji toplanaraq daxili LNA tərəfindən istifadə edilə bilən bir gərginliyə çevrilə bilər. Bu vəziyyətdə anten effektivliyini artırmaq o qədər də vacib deyil.
Bununla birlikdə, portativ cihazlar kiçik və incəldikcə, quraşdırılmış FM antenaları üçün yer çox məhdudlaşdı. Anten ölçüsü mümkün qədər artırılsa da, yerləşmiş antenanın topladığı enerji hələ də çox azdır. Bu səbəbdən, performansdan məhrum olmadan və daha kiçik bir anten istifadə etmədən anten effektivliyini artırmaq çox vacibdir.
FM tezlik zolağındakı səmərəliliyi artırmaq üçün tənzimlənən uyğun şəbəkədən istifadə edin
Əksər ölkələrdə FM yayım bandının tezlik diapazonu 87.5MHz - 108.0MHz arasındadır. Yaponiyada FM yayımının tezlik diapazonu 76MHz - 90MHz arasındadır. Bəzi Şərqi Avropa ölkələrində FM radio tezlik diapazonu 65.8MHz - 74MHz arasındadır. Dünyadakı bütün FM tezlik diapazonlarına uyğunlaşmaq üçün FM qəbuledici sistemin 40MHz bant genişliyinə ehtiyacı var. Ənənəvi həll yolu ümumiyyətlə antenanı FM diapazonunun mərkəz tezliyinə kökləməkdir. Lakin yuxarıdakı formulun göstərdiyi kimi anten sisteminin səmərəliliyi tezliyin bir funksiyasıdır. Effektivlik rezonans nöqtəsində maksimuma çatır. Tezlik rezonans tezliyindən kənara çıxdıqda səmərəlilik azalacaq. Qeyd etmək lazımdır ki, qlobal FM tezlik zolağının bant genişliyi 40MHz-ə çatdığından, tezlik rezonans tezlik nöqtəsindən uzaq olduqda anten effektivliyi əhəmiyyətli dərəcədə azalacaqdır. Məsələn, sabit bir rezonans tezliyi 98MHz-ə ayarlandığı təqdirdə, bu tezlik nöqtəsində yüksək effektivlik əldə edilə bilər, lakin digər tezlik nöqtələrinin səmərəliliyi əhəmiyyətli dərəcədə azalacaq və bununla da rezonanslı tezlik nöqtəsindən çox olan tezlik modulyasiya performansını aşağı salacaqdır. Şəkil 2, sabit rezonans tezliyi tezlik zolağının mərkəzində (98MHz) olduqda iki antenin (qulaqlıq antenası və qısa anten) səmərəliliyi əyrilərini göstərir.
Şəkil 2: FM zolağında tipik sabit rezonanslı anten performansı.
Yuxarıda göstərilən rəqəmdən göründüyü kimi, 98MHz nöqtəsi ən yaxşı effektivliyi əldə edə bilər, lakin tezlik bandın kənarına nə qədər yaxın olarsa, məhsuldarlıq bir o qədər azalır. Bu qulaqlıq antenaları üçün böyük bir problem deyil, çünki bu antenin ölçüsü bütün tezlikdə kifayət qədər elektromaqnit enerjisi toplaya və RF qəbuledicisinə daha yüksək bir gərginliyə çevirə bilər. Bununla birlikdə, daha uzun qulaqlıq antenası ilə müqayisədə qısa anten kiçik ölçülüdür və daha az enerji yığır, beləliklə tezlik rezonans nöqtəsindən, yəni zolağın kənarındakı qəbuldan uzaq olduqda səmərəlilik sürətlə azalacaq. sabit rezonans sxemindən istifadə edildikdə meydana gələcək. Əsas problem, qısa antenaların qulaqlıqdan daha yüksək "Q" dəyərinə sahib olmasıdır ki, bu da tezlik diapazonunun kənarında səmərəliliyin dik bir azalmasına səbəb olur.
Q, vahid vaxtda anten şəbəkəsində yığılmış enerjinin itkiyə və ya radiasiya enerjisinə nisbətində olan keyfiyyət faktoruna istinad edir. Anten rezonans şəbəkəsi ilə yuxarıdakı anten ekvivalent dövrü üçün Q dəyəri təmin edir:
Qısa anten ilə müqayisədə qulaqlıq antenası daha böyük ölçüdədir, buna görə daha yüksək radiasiya müqavimətinə sahib olan Rrad, daha az Q dəyərinə gətirib çıxarır. Yerləşdirilmiş tətbiqetmələr yüksək Q dəyərləri olan qısa antenaların istifadəsini tələb etdiyindən, səmərəlilikdə dik düşmə problemi çox qabarıqdır.
Antenin Q dəyəri də anten bant genişliyi ilə əlaqədardır və əlaqəsi belə ifadə edilə bilər:
Ƒc rezonans tezliyi ƒc, BW isə antenin 3dB bant genişliyidir. Daha uzun bir qulaqlıq antenası ilə müqayisədə, yüksək bir Q dəyəri olan qısa bir anten daha kiçik bir bant genişliyinə sahibdir, buna görə tezlik zolağının kənarındakı itki daha böyükdür.
Yüksək Q sabit rezonans anteninin bant genişliyi məhdudiyyətini aradan qaldırmaq üçün "sabit rezonans" ı "tənzimlənən rezonans" a dəyişdirmək üçün öz-özünə tənzimləyən bir rezonans dövrü istifadə edilə bilər, beləliklə dövr həmişə rezonans tezlik nöqtəsindədir, bununla da qəbuledici həssaslığı artırır. Özünü tənzimləyən rezonanslı anten daha yüksək siqnal-səs-küy nisbətini əldə edə bilər, çünki rezonans antenadan qazanc alıcının sistem səs-küy göstəricisini azalda bilər və yerləşmiş antenin özünəməxsus yüksək Q dəyəri mümkün harmonikləri süzməyə kömək edir. yerli osilator narahatlığı ilə qarışdırılır.
Tənzimlənən uyğun şəbəkənin reallaşdırılması
Şəkil 3 daxili qısa antenaları dəstəkləyən inkişaf etmiş FM qəbuledici arxitekturasının konseptual blok diaqramını göstərir. "Tənzimlənən rezonans" çip üzərində tənzimlənən varaktor diodu və tənzimləmə alqoritmi ilə həyata keçirilir.
Şəkil 3: Si4704 / 05-in konseptual blok diaqramı.
Yuxarıdakı dizayn, yerləşmiş qısa antenaların öz-özünə tənzimlənməsi də daxil olmaqla inkişaf etmiş siqnal işləmə alqoritmlərini həyata keçirmək üçün rəqəmsal siqnal prosessoru (DSP) ilə qarışıq siqnallı rəqəmsal aşağı IF arxitekturasından istifadə edir. Anten alqoritmi ən yaxşı performansı əldə etmək üçün cihazın hər bir tezlik tənzimləmə nöqtəsinə görə varaktor diodunun kapasitans dəyərini avtomatik olaraq tənzimləyir.
Məsələn, istifadəçi 101.1MHz-ə (Şəkil 1-dəki stansiya 4) köklənərsə, anten alqoritmi antennanın rezonans nöqtəsini 101.1MHz-ə uyğunlaşdıracaq və bununla da antenin effektivliyini və qəbuletmə performansını 101.1MHz-də optimallaşdıracaqdır. İstifadəçi 84.1MHz-ə kökləndikdə (Şəkil 2-dəki stansiya 4), anten alqoritmi qəbuletmə performansını 84.1MHz-də optimallaşdırmaq üçün anten dövrəsinin rezonans nöqtəsini yenidən qurur.
Şəkil 4: Tənzimlənən rezonansın üstünlükləri.
Anten rezonans nöqtəsini tənzimləmək üçün tənzimlənən tezlikdən istifadə etmək hər bir tezlik nöqtəsində maksimum səmərəliliyi təmin edə bilər və bununla da bütün tezlik modulyasiya tezlik zolağında alınan siqnal gücünü maksimum dərəcədə artırır. Tənzimlənən rezonans dövrəsini qəbul etdikdən sonra, quraşdırılmış anten istifadə sistemin performansı bütün tezlik diapazonunda yaxşılaşdırılmışdır. Təyin edilmiş tezlik nöqtəsindəki rezonans anten, digər tezlik nöqtələrinin müdaxiləsini də azalda bilər və bununla da qəbuledicinin seçiciliyini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. Buna görə də, bu quraşdırılmış antenə sahib alıcının istifadəçisi digər təsadüfi müdaxilə mənbələrindən daha yaxşı qorunur. . Bu, FM qrupunun sıx olduğu şəhər yerlərində xüsusilə vacibdir.
Bu məqalənin xülasəsi
Simsiz istifadə modeli portativ cihazlarda getdikcə daha populyarlaşdıqca, daha çox istifadəçi simsiz qulaqlıq və ya səsgücləndiriciləri olan proqramları dinləyərkən yerləşmiş antenaları olan simsiz FM radiolarından istifadə etmək istəyir. Bu məqalədə yerləşmiş antenlərdən istifadə edərək FM qəbulunu yaxşılaşdırmaq üçün həssaslığın artırılması prinsipi müzakirə olunur və bunun necə tətbiq ediləcəyi müzakirə olunur. Yerləşdirilmiş antenalardan istifadə edən portativ cihazlarda mövcud yer çox məhdud olduğundan, alıcının həssaslığını maksimum dərəcədə artırmaq üçün özünü tənzimləyən bir rezonans şəbəkəsi, bütün FM diapazonunda maksimum səmərəliliyi təmin etmək üçün qəbul edilə bilər. nöqtə.
Bizim digər məhsul:
