Principles-of-communication-fm-radio
通信の原理-FMラジオ
周波数分割多重化は、ラジオおよびテレビ受信機で使用されます。 FMの主な用途は、無線通信です。 FMトランスミッターとFMレシーバーの構造とそのブロック図と動作を見てみましょう。
FMトランスミッター
FMトランスミッターは、オーディオ信号を入力として受け取り、FM変調波を送信する出力としてアンテナに送信するユニット全体です。 FMトランスミッターは、6つのメインステージで構成されています。 それらを次の図に示します。
FM送信機の動作は次のように説明できます。
- マイクの出力からのオーディオ信号は、変調信号のレベルを上げるプリアンプに与えられます。
- 次に、この信号はハイパスフィルターに渡されます。ハイパスフィルターは、プリエンファシスネットワークとして機能し、ノイズを除去して信号対ノイズ比を改善します。
- この信号はさらにFM変調回路に渡されます。
- 発振回路は高周波搬送波を生成し、変調信号とともに変調器に与えます。 *動作周波数を上げるために、複数の周波数逓倍器が使用されます。 それでも、信号のパワーは送信するのに十分ではありません。 したがって、最後にRF電力増幅器を使用して、変調信号の電力を増加させます。 このFM変調出力は、最終的にアンテナに渡されて送信されます。
受信者の要件
ラジオ受信機は、AMバンドとFMバンドの両方の信号を受信するために使用されます。* AM の検出は *Envelope Detection と呼ばれる方法で行われ、 FM の検出は Frequency Discrimination と呼ばれる方法で行われます。
このような無線受信機には、次の要件があります。
- 費用対効果が高いはずです。
- AMとFMの両方の信号を受信する必要があります。
- 受信機は、目的のステーションを調整および増幅できる必要があります。
- 不要なステーションを拒否する機能が必要です。
- 復調は、搬送波周波数に関係なく、すべてのステーション信号に対して行われる必要があります。
これらの要件が満たされるためには、チューナー回路とミキサー回路が非常に効果的でなければなりません。 RFミキシングの手順は興味深い現象です。
RFミキシング
RFミキシングユニットは、信号を効果的に処理するために、受信信号が変換される*中間周波数*（IF）を開発します。
RFミキサーは、受信機の重要な段階です。 結果として得られる混合出力を生成するために、1つの信号レベルが他の信号のレベルに影響を与える異なる周波数の2つの信号が取得されます。 入力信号と結果のミキサー出力を次の図に示します。
RF Mixing First Signal Second Signal
2つの信号がRFミキサーに入ると、
*最初の信号周波数=* F〜1〜*
*2番目の信号周波数=* F〜2〜 *次に、結果の信号周波数=* （F〜1〜+ F〜2〜）および（F〜1〜-F〜2〜）*
異なる周波数の2つの信号のミキサーが出力で生成されます。
これが周波数領域で観察される場合、パターンは次の図のようになります。
RFミキサーのシンボルは次の図のようになります。
2つの信号は混合されて結果の信号を生成します。1つの信号の効果が他の信号に影響を与え、前述のように両方とも異なるパターンを生成します。
FMレシーバー
FMレシーバーは、変調信号を入力として受け取り、出力として元のオーディオ信号を生成するユニット全体です。 ラジオアマチュアは最初のラジオ受信機です。 ただし、感度と選択性が低いなどの欠点があります。
- 選択性*は、特定の信号を選択し、他の信号を拒否します。 *感度*は、RF信号を検出し、最低電力レベルで復調する能力です。
これらの欠点を克服するために、*スーパーヘテロダイン*受信機が発明されました。 このFM受信機は5つの主要なステージで構成されています。 次の図に示すとおりです。
RFチューナーセクション
アンテナで受信された変調信号は、最初にトランスを介して*チューナー回路*に渡されます。 チューナー回路はLC回路に他なりません。これは*共振*または*タンク回路とも呼ばれます。 無線受信機が希望する周波数を選択します。 また、ローカルオシレーターとRFフィルターを同時に調整します。
RFミキサー
チューナー出力からの信号は、ミキサーとして機能する* RF-IFコンバーター*に与えられます。 一定の周波数を生成するローカル発振器を備えています。 ここでは、受信信号を1つの入力として、局部発振器周波数を他の入力として、ミキシングプロセスが行われます。 結果の出力は、ミキサーによって生成される2つの周波数[（f〜1〜+ f〜2〜）、（f〜1〜-f〜2〜）]の混合であり、*中間周波数（IF）と呼ばれます。 *。
IFの生成は、任意の搬送周波数を持つすべてのステーション信号の復調に役立ちます。 したがって、すべての信号は、適切な選択性のために固定キャリア周波数に変換されます。
IFフィルター
中間周波数フィルターは、目的の周波数を通過させるバンドパスフィルターです。 ノイズだけでなく、不要な高周波成分も除去します。 IFフィルターは、* Signal to Noise Ratio（SNR）*の改善に役立ちます。
復調器
受信した変調信号は、送信側で使用されたのと同じプロセスで復調されます。 周波数弁別は一般にFM検出に使用されます。
オーディオアンプ
これは、検出されたオーディオ信号を増幅するために使用されるパワーアンプステージです。 処理された信号には、効果的な強度が与えられます。 この信号はスピーカーに渡され、元の音声信号が取得されます。
このスーパーヘテロダイン受信機は、優れたSNR、感度、選択性などの利点があるため、よく使用されています。
FMのノイズ
FMでもノイズの存在は問題です。 目的の信号に近い周波数の強い干渉信号が到着すると、受信機はその干渉信号をロックします。 このような現象は、*キャプチャ効果*と呼ばれます。
より高い変調周波数でSNRを増加させるために、 preemphasis と呼ばれるハイパス回路が送信機で使用されます。 プリエンファシスの逆プロセスである de-emphasis と呼ばれる別の回路は、ローパス回路であるレシーバーで使用されます。 プリエンファシスおよびデエンファシス回路は、出力SNRを効果的に増加させるためにFMトランスミッタおよびレシーバで広く使用されています。
