Principes de communication - Radio FM

Le multiplexage par répartition en fréquence est utilisé dans les récepteurs de radio et de télévision. La principale utilisation de la FM est pour les communications radio. Jetons un œil à la structure de l'émetteur FM et du récepteur FM avec leurs schémas fonctionnels et leur fonctionnement.

Transmetteur FM

L'émetteur FM est l'unité entière qui prend le signal audio comme entrée et délivre des ondes modulées FM à l'antenne en tant que sortie à transmettre. L'émetteur FM se compose de 6 étages principaux. Ils sont illustrés dans la figure suivante.

Le fonctionnement de l'émetteur FM peut être expliqué comme suit.

• Le signal audio de la sortie du microphone est transmis au préamplificateur qui augmente le niveau du signal de modulation.

• Ce signal est ensuite transmis au filtre passe-haut, qui agit comme un réseau de préaccentuation pour filtrer le bruit et améliorer le rapport signal sur bruit.

• Ce signal est ensuite transmis au circuit modulateur FM.

• Le circuit oscillateur génère une porteuse haute fréquence, qui est donnée au modulateur avec le signal de modulation.

• Plusieurs étages de multiplicateur de fréquence sont utilisés pour augmenter la fréquence de fonctionnement. Même dans ce cas, la puissance du signal n'est pas suffisante pour transmettre. Par conséquent, un amplificateur de puissance RF est utilisé à la fin pour augmenter la puissance du signal modulé. Cette sortie modulée FM est finalement transmise à l'antenne pour être transmise.

Exigences d'un séquestre

Un récepteur radio est utilisé pour recevoir les signaux de la bande AM et de la bande FM. La détection deAM se fait par la méthode appelée Envelope Detection et la détection de FM se fait par la méthode appelée Frequency Discrimination.

Un tel récepteur radio a les exigences suivantes.

• Cela devrait être rentable.

• Il doit recevoir les signaux AM et FM.

• Le récepteur doit pouvoir régler et amplifier la station souhaitée.

• Il devrait avoir la capacité de rejeter les stations indésirables.

• La démodulation doit être effectuée sur tous les signaux de la station, quelle que soit la fréquence porteuse.

Pour que ces exigences soient remplies, le circuit du tuner et le circuit du mélangeur doivent être très efficaces. La procédure de mélange RF est un phénomène intéressant.

Mélange RF

L'unité de mélange RF développe un Intermediate Frequency (IF) vers lequel tout signal reçu est converti, de manière à traiter le signal efficacement.

RF Mixer est une étape importante dans le récepteur. Deux signaux de fréquences différentes sont pris où un niveau de signal affecte le niveau de l'autre signal, pour produire la sortie mixte résultante. Les signaux d'entrée et la sortie de mélangeur résultante sont illustrés dans les figures suivantes.

Lorsque deux signaux entrent dans le mélangeur RF,

• La première fréquence du signal = F₁

• La deuxième fréquence du signal = F₂

Ensuite, les fréquences de signal résultantes = (F₁ + F₂) et (F₁ - F₂)

Un mélangeur de deux signaux de fréquences différentes est produit en sortie.

Si cela est observé dans le domaine fréquentiel, le modèle ressemble à la figure suivante.

Le symbole d'un mélangeur RF ressemble à la figure suivante.

Les deux signaux sont mélangés pour produire un signal résultant, où l'effet d'un signal affecte l'autre signal et tous deux produisent un motif différent comme vu précédemment.

Récepteur FM

Le récepteur FM est l'unité entière qui prend le signal modulé comme entrée et produit le signal audio original comme sortie. Les radioamateurs sont les premiers récepteurs radio. Cependant, ils présentent des inconvénients tels qu'une sensibilité et une sélectivité médiocres.

Selectivity est la sélection d'un signal particulier tout en rejetant les autres. Sensitivity est la capacité de détecter un signal RF et de le démoduler, tout en étant au niveau de puissance le plus bas.

Pour surmonter ces inconvénients, super heterodynerécepteur a été inventé. Ce récepteur FM se compose de 5 étages principaux. Ils sont comme indiqué dans la figure suivante.

Section tuner RF

Le signal modulé reçu par l'antenne est d'abord transmis au tuner circuità travers un transformateur. Le circuit du syntoniseur n'est rien d'autre qu'un circuit LC, également appeléresonant ou tank circuit. Il sélectionne la fréquence souhaitée par le récepteur radio. Il règle également l'oscillateur local et le filtre RF en même temps.

Mélangeur RF

Le signal de la sortie du tuner est transmis au RF-IF converter, qui agit comme un mélangeur. Il dispose d'un oscillateur local, qui produit une fréquence constante. Le processus de mixage est effectué ici, avec le signal reçu comme une entrée et la fréquence de l'oscillateur local comme l'autre entrée. La sortie résultante est un mélange de deux fréquences [(f ₁ + f ₂ ), (f ₁ - f ₂ )] produites par le mélangeur, qui est appelé comme leIntermediate Frequency (IF).

La production de FI aide à la démodulation de tout signal de station ayant une fréquence porteuse quelconque. Par conséquent, tous les signaux sont traduits en une fréquence porteuse fixe pour une sélectivité adéquate.

Filtre IF

Le filtre de fréquence intermédiaire est un filtre passe-bande, qui passe la fréquence souhaitée. Il élimine tous les composants indésirables de fréquence plus élevée présents ainsi que le bruit. Le filtre IF aide à améliorer laSignal to Noise Ratio (SNR).

Démodulateur

Le signal modulé reçu est maintenant démodulé avec le même processus utilisé côté émetteur. La discrimination de fréquence est généralement utilisée pour la détection FM.

Amplificateur audio

Il s'agit de l'étage d'amplification de puissance utilisé pour amplifier le signal audio détecté. Le signal traité est renforcé pour être efficace. Ce signal est transmis au haut-parleur pour obtenir le signal sonore d'origine.

Ce récepteur super hétérodyne est bien utilisé en raison de ses avantages tels qu'un meilleur SNR, sensibilité et sélectivité.

Bruit en FM

La présence de bruit est également un problème en FM. Chaque fois qu'un signal d'interférence puissant avec une fréquence plus proche du signal souhaité arrive, le récepteur verrouille ce signal d'interférence. Un tel phénomène s'appelle leCapture effect.

Pour augmenter le SNR à des fréquences de modulation plus élevées, un circuit passe-haut appelé preemphasis, est utilisé au niveau de l'émetteur. Un autre circuit appeléde-emphasis, le processus inverse de préaccentuation est utilisé au niveau du récepteur, qui est un circuit passe-bas. Les circuits de préaccentuation et de désaccentuation sont largement utilisés dans les émetteurs et récepteurs FM pour augmenter efficacement le SNR de sortie.