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無線電裝置的相關知識有哪些?

2023-03-31知識

同學們大家好,今天我們繼續學習楊欣的 【電子設計從零開始】 ,這本書從基本原理出發,知識點遍及 無線電通訊、儀器設計、三極管電路、積體電路、傳感器、數位電路基礎、微控制器及套用例項 ,可以說是全面系統地介紹了電子設計所需的知識,是一本很好的電子設計入門書籍,沒有復雜的計算,取而代之的是生動、平實的敘述。

上篇我們了解了電感器「隔交通直」的特性,對交流電的阻礙作用可以用感抗表示,並且感抗和交流電的頻率、電感的電感值相關。

今天我們來學習電磁波傳播訊號中繞不開的概念—— 調變和解調

調變和解調

我們要利用電磁波傳播訊號就繞不開「調變」和「解調」這兩個概念,比如我們日常接觸的電視和廣播節目都以電磁波的形式發射,那麽將節目訊號轉換成發射訊號就是「調變」。

為什麽要「調變」呢?

不直接把聲音或影像訊號透過天線發送出去的原因是這些訊號的頻率比較低,根據電磁波波長公式:λ=c/f,c為光速,f為訊號頻率,可見訊號頻率越低,電磁波波長越大,而天線的長度要求大於或等於波長λ的1/4,那個傳播頻率f=1kHz的訊號,天線最小長度要達到75km,尺寸非常誇張了,且不符合實際。因此,為了克服上述問題,並且避免相同訊號之間的幹擾,在傳輸訊號前需要對訊號進行調變。

調變方法

1.模擬訊號

對於模擬訊號,調變的方式有3種:振幅調變(AM)、頻率調變(FM)和相位調變(PM)

2.聲音訊號

聲音訊號為低頻訊號不宜直接發送,就要想辦法把低頻訊號「嫁接」到高頻訊號上再發送,這個「嫁接」的過程就是調變過程。這個時候,高頻訊號就像一個搬運工,「背」著低頻訊號傳出,我們把這種高頻周期訊號形象地稱為「載波(carrier)」。

解調

解調的過程和調變正好相反,把「嫁接」在一起的低頻和高頻訊號拆散,提取其中低頻訊號的過程。

天線

天線是一種換能器,可以把變化的電流以電磁波的形式發送出去,反之也可以把天空中的電磁波接收下來形成變化的電流。天線根據用途可分成發射天線和接收天線兩個型別。

發射天線

偶極天線

最常用的發射天線是如上圖所示的偶極天線,外觀如圖(a)所示,一般由兩個長度為1/4波長的水平或垂直金屬桿構成,透過同軸電纜饋線和發射電路連線,如上圖(b)所示。

當發射訊號進入偶極天線後,偶極天線會向其垂直方向進行全向發射,如上圖(c)所示,如果偶極天線垂直放置,它將向各個水平方向放射線電磁波。還有一種經常能看到的俗稱為「鍋蓋」的天線是拋物面天線,如下圖所示:

拋物面天線

這種天線一般用於SHF頻段(3~30GHz)訊號的發射。在「鍋蓋」焦點上有一個小型的偶極天線,它向各個方向發射的電磁波經過「鍋蓋」之後形成了一束朝向「鍋蓋口」的平行波束,如上圖(b)所示。

接收天線

發射天線需要向介質中發射電磁波,並保證遠方的接收端能接收到訊號,所以它的發射功率一般可高達幾千瓦,但接收天線不同,它從介質中接收的電磁波訊號一般都非常微弱,只有幾皮瓦。例如收音機的天線中會添加鐵氧磁心來提高接收訊號的能力,如下圖所示:

鐵氧體磁棒天線

如上圖所示,鐵氧體磁棒天線是在鐵氧體磁棒上繞制漆包線,鐵氧體是一種磁性材料,線圈繞在其上可以增加電感量。接收天線的原理就是電磁波遇到導體(天線),就會在其上感應出變化的電流,這個變化的電流「運載」了聲音、影像訊號,經過調諧、檢波和放大處理後就可以將原始訊號還原出來。

下篇我們來說說常用的兩種模擬訊號調變方式,下篇見~

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