Принцип радиосвязи
Радиосвязь — это прием и передача информации при помощи электромагнитных волн, диапазон частот которых от 3 герц до 3000 Гигагерц.
Пример схемы радиосвязи изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Пример схемы радиосвязи. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Генератор высокочастотных колебаний возбуждает на передающей антенне вынужденные колебания. С целью увеличения интенсивности данных колебаний частота генератора подбирается таким образом, чтобы его собственная частота была равна хотя бы одной из частот передающей антенны. Электромагнитные волны, которые излучаются передающей антенной, передаются по всем направлениям и достигают приемной станции. Из-за действия электромагнитного поля переменного тока волны электроны в приемной антенне начинают перемещаться. Таким образом в антенне возникает переменный тток высокой частоты. Чтобы антенна не оказывала воздействия на резонансную частоту приемного контура, данный контур связан с антенной индуктивно и вынесен из ее цепи. Приемный контур выделяет из всех частот, которые были возбуждены в антенне, только те колебания, частота которых равна собственной частоте контура.
Статья: Физические основы радиосвязи
При радиотелефонной связи колебания давления воздуха (в звуковой волне) преобразуются при помощи микрофона в электрические колебания, имеющие такую же форму.
Модуляция колебаний и детектирование
Модуляция электромагнитной волны — это изменение характеристик волны (амплитуда, частота или фаза) по закону информационного низкочастотного сигнала.
Существует три вида модуляции колебаний:
- Фазовая.
- Частотная.
- Амплитудная.
Частота немодулируемой волны называется несущей, а частота, с которой изменяются характеристики волны во время модуляции — частотой модуляции. Данный процесс достаточно медленный. Прежде, чем изменяемая характеристики (модулируемая) будет значительно изменена, модуляция успевает совершить большое количество колебаний, обладающих высокой частотой. Без процесса модуляции невозможно осуществить какую-либо передачу: ни телефонной, ни телевизионной, ни телеграфной.
Амплитудная модуляция применяется в диапазонах коротких, средних и длинных волн (от 0,15 до 30 мегагерц). Амплитудная модуляция характеризуется коэффициентом модуляции, задаваемым в процентах, он показывает на сколько процентов изменяется амплитуда относительно исходного значения. Приборы и устройства с амплитудной модуляцией очень чувствительны к помехам. Для осуществления амплитудной модуляции используются специальные модуляторы с низкой частотой, накладывающие низкочастотный сигнал на напряжение LC-генератора.
Частотная модуляция более устойчива к помехам по сравнению с амплитудной, данную модуляцию также возможно ограничить по амплитуде. Данная модуляция используется в ультракоротких волнах. Для ее осуществления используется включение конденсатора — варикапа, который управляется напряжением. Обычно это диод с р-n переходом.
Фазовая модуляция это такой вид модуляции, при котором фаза несущего колебания управляется информационным сигналом. Сигнал, подверженный фазовой модуляции имеет следующий математический вид:
$s(t)=Acos[2пfct+ku(t)]$,
где А — амплитуда сигнала; u(t) – модулирующий информационный сигнал; k – постоянная; fc – частота несущего сигнала; t – время.
Фазовая модуляция может осуществляться следующими способами:
- Изменение фазы несущего сигнала посредством переключения каналов несущего сигнала. Таким образом в каждом канале сигнал берется от одного и того же генератора, но с заданным сдвигом по фазе.
- Применение метода квдратурно-фазовой модуляции несущего сигнала.
- Изменение фазы несущего сигнала при помощи переключения генератора несущего сигнала.
- Изменение частоты несущего сигнала.
- Изменение фазы несущего сигнала путем изменения емкости колебательного контура.
- Цифровой синтез фазомодулированного сигнала, при котором не используется фазосдвигающие цепи, а также изменение реактивных параметров колебательного контура.
В радиоприемниках из колебаний высоких частот, которые были подвержены одну из видов модуляции, по завершению их усиления получают низкочастотные колебания. Данный процесс называется демодуляцией или детектированием. Низкочастотный сигнал, который был получен в результате детектирования, полностью соответствует звуковому сигналу, действовавший на микрофон передатчика. После усиления, электрические колебания могут быть преобразованы в акустические или быть использованными для других целей. Пример схемы радиовещательного тракта изображен на рисунке ниже.
Рисунок 2. Пример схемы радиовещательного тракта. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 — передающая антенна; 2 — задающий генератор; 3 — модулятор; 4 — усилитель; 5 — микрофон; 6 — приёмная антенна; 7 — усилитель высокой частоты; 8 — детектор; 9 — усилитель низкой частоты; 10 — громкоговоритель.
