อธิบายการทำงาน block ของเครื่องส่งวิทยุ AM,FM
หลักการทำงานของเครื่องส่งวิทยุ ระบบ AM
การส่งสัญญาณวิทยุกระจายเสียง จะมีเครื่องส่งเป็นตัวส่งสัญญาณเสียงผ่านสายอากาศซึ่งจะรับสัญญาณวิทยุกระจายเสียงผ่านทางเครื่องรับวิทยุกระจายเสียง โดยเสียงพูด เสียงดนตรี หรือคลื่น AF (Mixer) จะถูกส่งเข้ามารวมกับสัญญาณ RF โดยใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ สัญญาณคลื่น RF จะผลิตคลื่นจากวงจร ออสซิลเลเตอร์ เมื่อได้คลื่น RF แล้วก็จะเอาคลื่นทั้งสองนี้มารวมกัน (Mixer) ซึ่งเรียกว่า การมอดูเลท
สาเหตุที่ต้องเอาคลื่นที่มีความถี่สูงมามอดูเลทเข้าไปก็เพื่อที่จะให้คลื่นความถี่สูงนี้เป็นพาหะหรือแคเรียร์ (Carrier) พาคลื่นความถี่ต่าไปได้ระยะทางไกลขึ้น เมื่อรวมสัญญาณเสร็จแล้วก็จะส่งออกผ่านสายอากาศส่งออกไปในบรรยากาศได้
เมื่อมีการออกอาอาศ สัญญาณเสียงต่างๆ ที่มีความถี่ต่ำมนุษย์สามารถได้ยินได้ในระยะใกล้นั้น จะถูกส่งไปเปลี่ยนรูปเป็นสัญญาณทางไฟฟ้าทางไมโครโฟน(หรืออุปกรณ์อื่น) คลื่นที่ถูกเปลี่ยนจะถูกนำไปที่ตัวเครื่องส่ง (Transmitter)ปรับกับคลื่นสัญญาณอีกตัวหนึ่ง ซึ่งมีความถี่สูงมาก เรียกว่าคลื่นนำพา โดยคลื่นนำพานี้จะมีความแตกต่างกันไปในแต่ละสถานีเช่น สถานี ก. มีคลื่นนำพาที่มีค่าความถี่หนึ่ง ส่วนสถานี ข. จะมีีคลื่นนำพาที่มีค่าความถี่อีกค่าอีกหนึ่ง ซึ่งต้องต่างจากสถานี ก. รวมถึงสถานีอื่นๆที่มีการตั้งอยู่ก่อนด้วย โดยคลื่นเสียงที่เข้ามาจะไปบังคับให้คลื่นนำพามีการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดตามคลื่นเสียงแต่มีความถี่เท่าเดิม ซึ่งคลื่นตัวนี้จะถูกส่งออกไปในอากาศจากเสาส่ง เป็นอันเสร็จสิ้นกระบวนการส่งสัญญาณ
หลักการทำงานของเครื่องส่งวิทยุสื่อสารเอฟเอ็ม
เมื่อมีสัญญาณเสียงผ่านไมโครโฟนก็จะเปลี่ยนเป็นสัญญาณไฟฟ้าส่งมายังภาค Pre-Amplifier เพื่อทำการขยายสัญญาณให้มีความแรงที่เหมาะสม และนำสัญญาณเสียงไปทำการมอดูเลตกับสัญญาณคลื่นพาห์ส่งต่อไปยังภาคทวีคูณความถี่ (Multiplier) ขเพื่อทวีคูณความถี่ให้สูงขึ้นตามความต้องการของระบบและส่งต่อไปยังภาคขยายกำลังความถี่วิทยุเพื่อขยายกำลังให้มีความแรงสูงขึ้น ก่อนส่งไปยังสายอากาศให้แพร่กระจายคลื่นออกไปในอากาศ
การส่งสัญญาณวิทยุกระจายเสียง จะมีเครื่องส่งเป็นตัวส่งสัญญาณเสียงผ่านสายอากาศซึ่งจะรับสัญญาณวิทยุกระจายเสียงผ่านทางเครื่องรับวิทยุกระจายเสียง โดยเสียงพูด เสียงดนตรี หรือคลื่น AF (Mixer) จะถูกส่งเข้ามารวมกับสัญญาณ RF โดยใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ สัญญาณคลื่น RF จะผลิตคลื่นจากวงจร ออสซิลเลเตอร์ เมื่อได้คลื่น RF แล้วก็จะเอาคลื่นทั้งสองนี้มารวมกัน (Mixer) ซึ่งเรียกว่า การมอดูเลท
สาเหตุที่ต้องเอาคลื่นที่มีความถี่สูงมามอดูเลทเข้าไปก็เพื่อที่จะให้คลื่นความถี่สูงนี้เป็นพาหะหรือแคเรียร์ (Carrier) พาคลื่นความถี่ต่าไปได้ระยะทางไกลขึ้น เมื่อรวมสัญญาณเสร็จแล้วก็จะส่งออกผ่านสายอากาศส่งออกไปในบรรยากาศได้
บล็อกไดอะแกรมเครื่องส่งวิทยุAM
รูปร่างและลักษณะของตัวนำสัญญาณ AM ซึ่งถูกนำมาจากเครื่องขยายเสียง HF เข้าไปในเครื่องปรับเสียงจะแสดงใน Pic ดังที่คุณเห็นมันเป็นแรงดันไฟฟ้า HF ที่มีค่าความกว้างคงที่ของสหรัฐฯและความถี่ fS บน Pic สัญญาณ LF ที่ปรากฏที่อินพุทของ modulator ในขณะ t0 จะปรากฏขึ้น กับสัญญาณนี้การปรับความกว้างของผู้ให้บริการจะถูกดำเนินการจึงจะเรียกว่าสัญญาณ modulating รูปของสัญญาณ AM ที่ออกจากตัวปรับจะแสดงใน Pic จากจุด t0 แรงดันไฟฟ้านี้มีรูปร่างเหมือนกันกับ Pic จากช่วงเวลา t0 amplitude ของสัญญาณ AM จะถูกเปลี่ยนไปตามค่าปัจจุบันของสัญญาณ modulating ในลักษณะที่ซองสัญญาณ (เส้นสมมุติที่เชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้า peaks) มีรูปร่างเหมือนกับสัญญาณ modulating
เครื่องส่งสัญญาณวิทยุแบบกว้าง AM
การออกอากาศ AM คือกระบวนการกระจายเสียงทางวิทยุโดยใช้การมอดูเลตเทอร์มิเนต (AM) AM เป็นวิธีแรกในการสร้างความประทับใจให้กับสัญญาณวิทยุและยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน แพร่ภาพกระจายเสียงในเชิงพาณิชย์และสาธารณะในวงคลื่นปานกลางทั่วโลกและในส่วนของคลื่นยาวและคลื่นสั้นด้วย วิทยุกระจายเสียงได้ทำไปได้โดยการประดิษฐ์ของหลอดสุญญากาศขยาย Audion (triode) โดย Lee de Forest ใน 1,906 ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาหลอดสูญญากาศราคาถูกเป็นเครื่องรับวิทยุและเครื่องส่งสัญญาณในช่วงสงครามโลกครั้งที่ I. Commercial AM กระจายเสียงพัฒนา จากการออกอากาศมือสมัครเล่นรอบ 1920 และเป็นเพียงรูปแบบที่มีความสำคัญทางการค้าทางวิทยุกระจายเสียงจนกระทั่งการออกอากาศในรูปแบบคลื่น FM หลังจากสงครามโลกครั้งที่สอง ช่วงเวลานี้เรียกว่า "ยุคทองของวิทยุ" วันนี้ AM แข่งขันกับ FM, รวมทั้งบริการกระจายเสียงวิทยุกระจายเสียงดิจิตอลต่างๆจากเครื่องส่งสัญญาณภาคพื้นดินและดาวเทียม ในหลายประเทศระดับการแทรกแซงที่สูงขึ้นที่มีประสบการณ์ในการรับส่งสัญญาณ AM ทำให้ผู้ออกอากาศ AM มีความเชี่ยวชาญในด้านข่าวกีฬาและวิทยุพูดออกไปทำให้การส่งเพลงส่วนใหญ่ไปยัง FM และ digital broadcasters
เทคโนโลยีวิทยุ AM เป็นเรื่องง่ายกว่าวิทยุความถี่ (FM) วิทยุออกอากาศแบบดิจิตอล (DAB) วิทยุดาวเทียมหรือวิทยุ HD (ดิจิตอล) เครื่องรับ AM จะตรวจจับรูปแบบความกว้างของคลื่นวิทยุที่ความถี่เฉพาะ
จากนั้นจะขยายการเปลี่ยนแปลงแรงดันของสัญญาณเพื่อขับลำโพงหรือหูฟัง
เครื่องรับวิทยุคริสตัลที่เก่าที่สุดใช้เครื่องตรวจจับไดโอดคริสตัลที่ไม่มีการขยายและต้องใช้แหล่งพลังงานอื่นนอกเหนือจากสัญญาณวิทยุ
ในการออกอากาศในอเมริกาเหนือเครื่องส่งสัญญาณเข้าสู่เสาอากาศสำหรับสถานี AM ในเชิงพาณิชย์มีตั้งแต่ประมาณ 250 ถึง 50,000 วัตต์ มีการออกใบอนุญาตทดลองใช้พลังงานที่แผ่กระจายได้ถึง 500,000 วัตต์สำหรับสถานีที่มีไว้สำหรับการสื่อสารในวงกว้างในช่วงภัยพิบัติ หนึ่งในนั้นคือ superstation Cincinnati Station WLW ซึ่งใช้อำนาจดังกล่าวก่อนสงครามโลกครั้งที่สอง เครื่องส่งสัญญาณ superpower ของ WLW ยังคงมีอยู่ที่สถานีส่งสัญญาณของสถานีชานเมือง แต่มันถูกปลดประจำการในต้นทศวรรษที่ 1940s และไม่มีโฆษกในเชิงพาณิชย์ในสหรัฐฯหรือแคนาดาที่ได้รับอนุญาตสำหรับระดับพลังงานดังกล่าว บางประเทศอนุญาตให้มีการใช้พลังงานที่สูงขึ้น (ตัวอย่างเช่นสถานีเม็กซิกัน XERF เคยดำเนินการอยู่ที่250,000 วัตต์) การออกแบบเสาอากาศต้องพิจารณาความครอบคลุมที่ต้องการและสถานีอาจ จำเป็นต้องขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของใบอนุญาตของตนเพื่อกำหนดทิศทางสัญญาณที่ส่งของพวกเขาเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนสถานีอื่น ๆ ที่ทำงานในความถี่เดียวกัน
หลักการทำงานของเครื่องส่งวิทยุสื่อสารเอฟเอ็ม
เมื่อมีสัญญาณเสียงผ่านไมโครโฟนก็จะเปลี่ยนเป็นสัญญาณไฟฟ้าส่งมายังภาค Pre-Amplifier เพื่อทำการขยายสัญญาณให้มีความแรงที่เหมาะสม และนำสัญญาณเสียงไปทำการมอดูเลตกับสัญญาณคลื่นพาห์ส่งต่อไปยังภาคทวีคูณความถี่ (Multiplier) ขเพื่อทวีคูณความถี่ให้สูงขึ้นตามความต้องการของระบบและส่งต่อไปยังภาคขยายกำลังความถี่วิทยุเพื่อขยายกำลังให้มีความแรงสูงขึ้น ก่อนส่งไปยังสายอากาศให้แพร่กระจายคลื่นออกไปในอากาศ
บล็อกไดอะแกรมเครื่องส่งวิทยุFM
หลังจากที่ได้รับตัวสัญญาณเสียงจากไมโครโฟนหรือแหล่งเสียงอื่นๆแล้ว สัญญาณเสียงจะถูกเปลี่ยนรูปเป็นสัญญาณไฟฟ้า สัญญาณไฟฟ้านั้นจะถูกนำไปเข้าระบบ Amplifier เพื่อขยายกำลังของสัญญาณเสียงที่ได้ หลังจากขยายแล้ว ก็จะนำส่งต่อไปยังภาคของModulation โดยสัญญาณที่จะนำมาModulation ด้วยนั้นคือสัญญาณจากตัวOscillator ซึ่งจะผลิตความถี่ได้ในช่วง 88 - 108 MHz ในการส่งข้อมูลข่าวสารระหว่างจุดสองจุดจะต้องผ่านสื่อกลางหรือตัวกลาง (Media) เพื่อเป็นตัวเชื่อมต่อในการส่งข้อมูลข่าวสาร สามารถแบ่งออกเป็นหลายรูปแบบด้วยกัน ดังนี้
1. ระบบที่ใช้สัญญาณไฟฟ้าเป็นพาหะ (Electrical Base Systems) ได้แก่ ระบบโทรศัพท์สาธารณะ ระบบโทรศัพท์บ้านทั่วไป ระบบสื่อสารข้อมูลแบบใช้สาย ระบบโทรเลขในอดีต เป็นต้น
2. ระบบที่ใช้คลื่นวิทยุเป็นพาหะ (Radio Base Systems) ได้แก่ ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ระบบวิทยุติดตามตัว ระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม ระบบวิทยุกระจายเสียง และระบบไมโครเวฟ เป็นต้น
3. ระบบที่ใช้คลื่นแสงเป็นพาหะ (Light Base Systems) ได้แก่ ระบบสื่อสารข้อมูลผ่านแสงอินฟราเรดที่นำไปประยุกต์ใช้ เช่น ระบบเครือข่าย LAN ไร้สาย บลูทูธ (Bluetooth) เส้นใยนำแสง (Fiber Optic) รีโมทคอลโทรล (Remote Control) คอมพิวเตอร์แบบพกพา (Notebook) เลเซอร์ (Laser) เป็นต้น
สำหรับระบบการสื่อสารไร้สายอยู่หลายรูปแบบ เช่น วิทยุกระจายเสียง โทรทัศน์ โทรศัพท์มือถือ และสาเหตุสำคัญที่ทำให้การสื่อสารแบบไร้สายเข้ามามีบทบาทในปัจจุบัน เนื่องจากการวางสายสื่อสารแบบที่ต้องเดินสายสัญญาณในบางพื้นที่นั้นไม่สามารถทำได้ หรืออาจทำได้แต่ไม่คุ้มค่าทั้งในแง่การลงทุน การดูแลรักษาและซ่อมบำรุง เป็นต้น ในการสื่อสารระบบไร้สายสื่อตัวกลางจะมีคุณสมบัติเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จะมีความถี่ในระดับต่าง ๆ ดังนั้นในการจัดสรรการใช้ความถี่จึงเป็นสิ่งที่สำคัญ
การประยุกต์ใช้งานสำหรับด้านการสื่อสารต่าง ๆ มีดังนี้
· - ระบบวิทยุสื่อสารในแบบสองทิศทาง
· - ระบบวิทยุติดตามตัว
· - ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่
· - ระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม
· - ระบบสื่อสารด้วยระบบแสงอินฟราเรด
· - ระบบการสื่อสารส่วนบุคคล PCS/PCN
· - ระบบวิทยุกระจายเสียงและโทรทัศน์
แผนภาพบล็อกของเครื่องส่งสัญญาณ FM (ความถี่มอดูเลต) จะได้รับในรูปที่ 2.4 ข้อมูลที่ถ่ายโอนคือสัญญาณ modulating เป็นสัญญาณจากแหล่ง LF บางตัว มันถูกขยายใน LF amplifier และนำไปสู่ oscillator HF ซึ่งจะมีการสร้างสัญญาณของผู้ให้บริการ ผู้ให้บริการเป็นแรงดันไฟฟ้า HF ของแอมพลิจูไรท์คงที่ซึ่งมีความถี่ในกรณีที่ไม่มีสัญญาณมอดูเลตเท่ากับความถี่ของตัวส่งสัญญาณ fS ในวงจร oscillator ของ oscillator HF varicap (capacitive) diode ตั้งอยู่ เป็นไดโอดที่มีตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าระหว่างปลายของมันดังนั้นเมื่อสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้า LF ความจุของมันจะเปลี่ยนไปตามแรงดันไฟฟ้านี้ เนื่องจากความถี่ของ oscillator นั้นมีการเปลี่ยนแปลงเช่นการปรับความถี่ สัญญาณ FM จากเครื่องกำเนิดสัญญาณ HF จะถูกส่งไปยังเครื่องขยายกำลังที่ให้กำลังไฟขาออกที่จำเป็นในการส่งสัญญาณ รูปทรงแรงดันไฟฟ้าในเครื่องส่งสัญญาณ FM จะได้รับใน Pic.2.5 Pic.2.5-a แสดงสัญญาณมอดูเลต LF การมอดูเลตความถี่เริ่มต้นในช่วงเวลา t0 และความถี่ในการส่งจะเริ่มเปลี่ยนแปลงตามที่แสดงในรูปที่ 2.5 - b: แม้ว่าค่าปัจจุบันของสัญญาณ LF จะเพิ่มขึ้นดังนั้นความถี่ของวงจรส่งสัญญาณจะลดลงและเมื่อความถี่ลดลง ดังที่เห็นใน Pic.2.5-c ข้อมูล (สัญญาณ LF) จะถูกบอกเป็นนัยในการเปลี่ยนความถี่ของผู้ให้บริการ การมอดูเลตความถี่เริ่มต้นในช่วงเวลา t0 และความถี่ในการส่งจะเริ่มเปลี่ยนแปลงตามที่แสดงในรูปที่ 2.5 - b: แม้ว่าค่าปัจจุบันของสัญญาณ LF จะเพิ่มขึ้นดังนั้นความถี่ของวงจรส่งสัญญาณจะลดลงและเมื่อความถี่ลดลง ดังที่เห็นใน Pic.2.5-c ข้อมูล (สัญญาณ LF) จะถูกบอกเป็นนัยในการเปลี่ยนความถี่ของผู้ให้บริการ การมอดูเลตความถี่เริ่มต้นในช่วงเวลา t0 และความถี่ในการส่งจะเริ่มเปลี่ยนแปลงตามที่แสดงในรูปที่ 2.5 - b: แม้ว่าค่าปัจจุบันของสัญญาณ LF จะเพิ่มขึ้นดังนั้นความถี่ของวงจรส่งสัญญาณจะลดลงและเมื่อความถี่ลดลง ดังที่เห็นใน Pic.2.5-c ข้อมูล (สัญญาณ LF) จะถูกบอกเป็นนัยในการเปลี่ยนความถี่ของผู้ให้บริการ
ความถี่วิทยุของเครื่องส่งสัญญาณ FM แบบ Differential FM (ที่ใช้โปรแกรมสำหรับ "ผู้ชมทั่วไป") จะอยู่ในคลื่นความถี่ตั้งแต่ 88 MHz ถึง 108 MHz การเปลี่ยนความถี่สูงสุดของเครื่องส่งสัญญาณ (ในระหว่างการมอดูเลต) เป็น± 75 kHz เนื่องจากสัญญาณ FM ดังกล่าวควรมีขนาด "หนาขึ้น" แต่จะส่งผลให้ภาพมีรูปสี่เหลี่ยมสีดำ
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น