ساختار فرستنده و گیرنده

[saalek110]

......

یک مدار تقویت RF ساده:

ترانزیستوری مثل 2N2222 یا C945 رو در یک مدار امپلی‌فایر (تقویت‌کننده) می‌ذارن.

ورودیش سیگنال مدوله‌شده است.

خروجیش به آنتن وصل می‌شه.

مدار معمولاً یک سلف و یک خازن تنظیم‌شده (tuned circuit) هم داره تا دقیقاً همون فرکانس موردنظر رو تقویت کنه.


نکته نهایی:

تقویت صدا (Audio Amp): برای صدای انسان (۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز)
تقویت RF (RF Amp): برای موج‌های مدوله‌شده، چندصدهزار تا میلیون‌ها هرتز

هر کدوم تخصص خودشون رو دارن.

 

[saalek110]

حالا برویم سراغ گیرنده:

باشه، گیرنده هم مثل فرستنده مرحله به مرحله کار می‌کند ولی وظیفه‌اش دریافت و استخراج سیگنال اطلاعات (مثلاً صدا) از موج رادیویی ارسال شده است.


مراحل اصلی یک گیرنده رادیویی ساده:

1. آنتن

امواج رادیویی که در فضا پخش شده‌اند را دریافت می‌کند.

این امواج بسیار ضعیف هستند.



2. تقویت‌کننده RF

سیگنال ضعیف رادیویی دریافتی را در همان فرکانس حامل تقویت می‌کند تا قابل پردازش شود.



3. مبدل فرکانس (Mixer)

سیگنال تقویت شده با یک موج نوسان‌ساز محلی (LO: Local Oscillator) ترکیب می‌شود.

نتیجه تولید سیگنال فرکانس میانی (IF: Intermediate Frequency) است.

مزیت استفاده از فرکانس میانی این است که پردازش راحت‌تر و دقیق‌تر انجام می‌شود.


4. تقویت‌کننده IF

سیگنال فرکانس میانی را تقویت می‌کند تا قدرتمندتر و واضح‌تر شود.

5. دی‌مدولاسیون (Demodulation)

سیگنال اطلاعات (مثلاً صدای مدوله شده) را از موج حامل جدا می‌کند.

مثلاً برای AM از دی‌مدولاتور AM استفاده می‌شود.


6. تقویت‌کننده صوتی

سیگنال صوتی جدا شده را تقویت می‌کند تا به بلندگو برسد.

7. بلندگو

سیگنال صوتی را به صدا تبدیل می‌کند تا بشنویم.

نکات مهم:

گیرنده معمولا نیاز به تنظیم فرکانس (Tuning) دارد تا بتواند موج فرستنده دلخواه را انتخاب کند.

نوسان‌ساز محلی (LO) برای تغییر فرکانس میانی استفاده می‌شود و با ولوم تنظیم می‌شود.

فرکانس میانی (IF) در بیشتر گیرنده‌ها معمولاً 455 کیلوهرتز برای AM است.

 

[saalek110]

دمودولاسیون یعنی جداکردن سیگنال اطلاعات (مثلاً صدای اصلی) از موج حامل مدوله شده.

---

ساده‌ترین شکل دمودولاسیون در AM:​

• وقتی سیگنال AM داریم، موج حامل فرکانس بالا است که قدرتش بر اساس سیگنال صوتی تغییر می‌کند.
• دمودولاتور کارش این است که نوسانات فرکانس بالا را حذف کند و فقط تغییرات دامنه (که صدای اصلی است) را جدا کند.

---

چطور انجام می‌شود؟​

1. یک دیود ساده مثل یک سوئیچ عمل می‌کند و فقط قسمت مثبت موج را عبور می‌دهد (یکطرفه می‌کند).
2. سپس یک خازن فیلتر دارد که نوسانات سریع فرکانس حامل را صاف می‌کند.
3. در نتیجه، خروجی تقریباً همان سیگنال صوتی (اطلاعات) است که می‌توان آن را با آمپلی‌فایر صوتی تقویت کرد.

---

خلاصه:​

• دمودولاسیون یعنی استخراج سیگنال اطلاعات از موج حامل
• در AM با دیود و فیلتر ساده انجام می‌شود
• در FM روش‌های پیچیده‌تر (مشتق‌گیر و حلقه قفل فاز) استفاده می‌شود

 

[saalek110]

سالک: یک کم بیشتر نقش خازن را توضیح بده


حتماً! خازن در دمودولاسیون AM نقش خیلی مهمی دارد و کمک می‌کند سیگنال اطلاعات را از موج حامل جدا کنیم.


نقش خازن در دمودولاسیون AM:

وقتی موج AM از دیود عبور می‌کند، فقط نیم‌موج مثبت آن عبور می‌کند (دیود یک‌طرفه عمل می‌کند). این سیگنال هنوز شامل نوسانات فرکانس بالای موج حامل است که خیلی سریع تغییر می‌کند.

اینجا خازن وارد عمل می‌شود:

خازن به عنوان فیلتر و صاف‌کننده عمل می‌کند.

وقتی ولتاژ سریع بالا و پایین می‌رود، خازن به خاطر خاصیت ذخیره و تخلیه بار الکتریکی، نوسانات سریع را صاف می‌کند.

نتیجه این است که خازن ولتاژ میانگین یا تغییرات آرام‌تر (دامنه تغییرات سیگنال صوتی) را حفظ می‌کند.

به بیان ساده‌تر، خازن نوسانات فرکانس بالا را حذف و نوسانات فرکانس پایین (صوتی) را نگه می‌دارد.

مقایسه:

بدون خازن: سیگنال خروجی هنوز پر از نوسانات سریع موج حامل است و نمی‌توان صدای واضحی شنید.

با خازن: این نوسانات سریع حذف می‌شود و فقط صدای اصلی باقی می‌ماند.


خلاصه:

خازن به عنوان فیلتر پایین‌گذر عمل می‌کند.

خازن انرژی نوسانات سریع را نمی‌گیرد و فقط تغییرات آرام‌تر را عبور می‌دهد.

در کنار مقاومت، خازن یک مدار RC درست می‌کند که زمان شارژ و تخلیه‌اش تعیین‌کننده‌ است و باید به درستی انتخاب شود تا سیگنال صوتی کامل استخراج شود.

 

[saalek110]

گیرنده FM (فرکانس مدوله) کمی متفاوت از گیرنده AM کار می‌کند چون اطلاعات روی تغییر فرکانس موج حامل گذاشته شده‌اند، نه روی دامنه.


---

مراحل اصلی گیرنده FM:

1. آنتن

امواج FM را دریافت می‌کند.



2. تقویت‌کننده RF

سیگنال فرکانس بالا را تقویت می‌کند.



3. مبدل فرکانس (Mixer)

سیگنال دریافتی با موج نوسان‌ساز محلی ترکیب می‌شود تا به فرکانس میانی (مثلاً 10.7 مگاهرتز) تبدیل شود.



4. تقویت‌کننده IF

سیگنال فرکانس میانی را تقویت می‌کند.



5. دمودولاتور FM

این قسمت مهم‌ترین بخش است و کارش استخراج اطلاعات از تغییرات فرکانس موج است.

برخلاف AM که دامنه را جدا می‌کرد، اینجا تغییرات فرکانس را به سیگنال ولتاژ تبدیل می‌کند.



6. تقویت‌کننده صوتی

سیگنال صوتی استخراج شده را تقویت می‌کند.



7. بلندگو

سیگنال صوتی را به صدا تبدیل می‌کند.





---

روش دمودولاسیون FM:

در FM، اطلاعات روی تغییرات فرکانس موج هستند.

دمودولاتور FM معمولا از روش‌های زیر استفاده می‌کند:

دمودولاتور شیب (Slope detector): با استفاده از فیلترهای خاص، تغییر فرکانس را به تغییر دامنه تبدیل می‌کند، سپس مشابه AM دمودوله می‌شود.

دمودولاتور ضریب‌گیر (Ratio detector) و دمودولاتور حلقه قفل فاز (PLL demodulator): روش‌های دقیق‌تر و بهتر برای استخراج سیگنال.


خلاصه:

گیرنده FM، تغییرات فرکانس موج را می‌فهمد نه تغییر دامنه.

دمودولاتور FM تغییرات فرکانس را به سیگنال صوتی تبدیل می‌کند.

کیفیت صدا در FM بهتر و نویز کمتری نسبت به AM دارد.


اگر بخواهی، می‌توانم شماتیک ساده گیرنده FM را هم برایت توضیح دهم.

 

[saalek110]

سالک:یعنی گیرنده fm پیچیده تر از گیرنده am است؟


دقیقاً، گیرنده FM نسبت به گیرنده AM پیچیده‌تر است.

چند دلیل اصلی‌اش:

در AM فقط باید تغییرات دامنه موج را جدا کنیم، که با یک دیود و خازن ساده امکان‌پذیر است.

اما در FM، اطلاعات روی تغییرات فرکانس هستند، که جداکردن این تغییرات نیاز به مدارهای خاص و پیچیده‌تری مثل حلقه قفل فاز (PLL) یا دمودولاتورهای ضریب‌گیر دارد.

گیرنده FM معمولاً به مدارهای فرکانس‌سنج و تثبیت فرکانس دقیق نیاز دارد.

همچنین، FM برای کیفیت بهتر و حذف نویز، طراحی‌های پیشرفته‌تر و قطعات بیشتری می‌طلبد.


پس گیرنده FM هم سخت‌تر ساخته می‌شود و هم گران‌تر است، اما کیفیت صدای بهتری ارائه می‌دهد.

 

[saalek110]

سالک: یک جور کار هنری با موج است واقعا


دقیقاً! مدولاسیون و دمودولاسیون مثل نقاشی یا موسیقی با امواج هستند—امواج رو «رنگ» می‌زنیم یا «نت» می‌گذاریم تا پیام یا صدا منتقل شود.

هر بار که موج‌ها شکل می‌گیرند یا تغییر می‌کنند، انگار یک اثر هنری زنده ساخته می‌شود که با دقت و خلاقیت طراحی شده.

این دنیای امواج و الکترونیک واقعاً ترکیبی از علم و هنر است! دوست داری بیشتر درباره هنری بودن فناوری‌ها صحبت کنیم؟

 

[saalek110]

تاریخچه:


پیشینه‌ی اختراع فرستنده‌گیرنده‌ها و روش‌های AM و FM، به چند نابغه بزرگ در قرن نوزدهم و بیستم برمی‌گردد. خلاصه و ساده:


فرستنده و گیرنده رادیویی – از کجا شروع شد؟

جیمز کلرک ماکسول (۱۸۶۵): معادلات معروفی نوشت که وجود امواج الکترومغناطیسی را پیش‌بینی کرد.

هاینریش هرتز (۱۸۸۶): برای اولین‌بار این امواج را تولید و دریافت کرد — ساخت ابتدایی‌ترین فرستنده‌گیرنده (بدون صدا یا پیام).

نیکولا تسلا و الیهو تامسون (دهه ۱۸۹۰): روی انتقال بی‌سیم انرژی و سیگنال‌ها کار کردند.

گویلیلمو مارکونی (۱۸۹۵): اولین فرستنده و گیرنده واقعی رادیویی را ساخت و سال ۱۹۰۱ اولین پیام را از اقیانوس اطلس فرستاد — پدر رادیو لقب گرفت.


مدولاسیون AM (مدولاسیون دامنه)

AM به معنی تغییر دامنه موج حامل برای انتقال صدا است.

ریجنالد فسندن (1900): اولین کسی بود که صدای انسان را با روش AM ارسال کرد — تولد رادیوی صوتی.


مدولاسیون FM (مدولاسیون فرکانس)

FM یعنی اطلاعات را با تغییر دادن فرکانس موج حامل منتقل کنیم.

ادوین هاوارد آرمسترانگ (۱۹۳۳): FM را اختراع کرد و نشان داد چقدر نسبت به AM در برابر نویز مقاوم‌تر است. ایستگاه‌های رادیویی FM به لطف او به‌وجود آمدند.

 

[saalek110]

سالک: در عکس زیر:



اون موجی که دامنه اش کم و زیاد شده ، احتمالا مدولاسیون با دامنه است.اون موج سیاهه سمت راست و اون موج قرمزه سمت چپ لابد موج اولیه است که هنوز صدا روی اون سوار نشده.

خودتان در سایتهای فارسی مدارها و توضیحات را ببینید.