AM 라디오는 원하는 주파수 만 어떻게 걸러 냅니까?

나는 공중의 전자기파가 안테나의 교류를 유도한다는 것을 이해합니다. 또한 원하는 주파수를 얻기 위해 신호를 필터링하면 신호의 엔벨로프를 얻고 스피커를 구동하는 방법을 이해합니다.

내가 이해하지 못하는 것은 라디오가 안테나에서 신호를 가져 와서 원하는 주파수를 필터링하는 중간 비트입니다. 단일 주파수에만 관심을 갖는 매우 간단한 라디오라고 가정 해보십시오. 전자 장치에서 이것이 어떻게 작동하는지, 그리고 개별적으로 샘플링 된 데이터를 기반으로 소프트웨어로 라디오를 쓰려고 할 때 어떻게 작동하는지 설명 할 수 있습니까?

필터라는 것을 사용합니다. 다양한 종류의 필터를 만들 수 있습니다.

저항과 커패시터로 만들어진 RC 필터가 가장 이해하기 쉽습니다. 기본적으로 커패시터는 저항으로 작동하지만 주파수에 따라 저항이 다릅니다. 저항을 추가하면 주파수에 따른 전압 분배기를 구축 할 수 있습니다. 이것을 RC 필터라고합니다. 하나의 저항과 하나의 커패시터로 고역 통과 및 저역 통과 필터를 만들 수 있습니다. 저역 통과 필터는 저주파를 통과하고 고주파를 차단하도록 설계되었으며 고역 통과 필터는 그 반대입니다. 고역과 직렬로 연결된 저역 통과는 대역 통과를 형성하며, 이는 일부 범위 내의 주파수를 통과시키고 다른 주파수를 차단합니다. RC 필터 (및 해당 문제에 대한 대부분의 필터)의 작동은 소스 및로드 임피던스에 따라 다릅니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

인덕터와 같은 다른 구성 요소로 필터를 만들 수도 있습니다. 인덕터도 저항처럼 작동하지만 커패시터와 반대 방향으로 변경됩니다. 저주파에서 인덕터는 단락처럼 보이고 커패시터는 개방 된 것처럼 보입니다. 고주파수에서는 인덕터가 개방 된 것처럼 보이고 커패시터는 단락처럼 보입니다. LC 필터는 인덕터 및 커패시터로 구축 된 필터 유형입니다. 빠르게 차단되고 가변 커패시터로 쉽게 튜닝 할 수있는 다소 선명한 LC 필터를 만들 수 있습니다. 이것은 크리스탈 라디오와 같은 간단한 라디오에서 일반적으로 수행되는 작업입니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

공진 주파수가있는 것 중에서 대역 통과 필터를 만들 수 있습니다. 커패시터와 인덕터는 직렬 또는 병렬로 공진 탱크 회로를 형성하는데,이를 어떻게 정확하게 연결하는지에 따라 대역 통과 또는 대역 저지 필터로 사용할 수 있습니다. 안테나는 대역 통과 필터이기도합니다.이 안테나는 안테나 크기 주위의 파장을 가진 주파수 만 수신합니다. 너무 크거나 너무 작아서 작동하지 않습니다. 캐비티는 필터로도 사용할 수 있습니다. 밀폐형 금속 상자에는 다양한 정재파 모드가 있으며이를 필터로 사용하기 위해 활용할 수 있습니다. 전자파는 음향 파와 같은 다른 파동으로 변환되어 필터링 될 수도 있습니다. SAW (표면 음향 파) 필터 및 크리스탈 필터는 기계적 공명으로 작동하고 압전 효과를 사용하여 회로와 인터페이스합니다. 또한 고유 한 인덕턴스 및 커패시턴스를 활용하고 반사로 인한 구조적 및 파괴적 간섭을 활용하여 전송 라인에서 필터를 구축 할 수도 있습니다. PCB에 인쇄 된 미묘한 구리 조각으로 만들어진 많은 마이크로파 밴드 필터를 보았습니다. 이것들은분산 요소 필터 . 또한, 이러한 다른 필터의 대부분은 모두 LC 또는 RLC 회로로 모델링 될 수 있습니다.

이제 소프트웨어 정의 라디오는 완전히 다른 동물입니다. 디지털 데이터로 작업하고 있으므로 문제에 저항과 커패시터를 던질 수는 없습니다. 대신 FIR 또는 IIR과 같은 일부 표준 필터 토폴로지를 사용할 수 있습니다. 이들은 멀티 플라이어와 가산기로 구성되어 있습니다. 기본 아이디어는 필요한 필터의 시간 영역 표현을 만든 다음이 필터를 데이터와 관련시키는 것입니다. 결과는 필터링 된 데이터입니다. 저역 통과 및 대역 통과 FIR 필터를 구축 할 수 있습니다.

필터링은 주파수 변환과 함께 진행됩니다. Q라는 곳곳에서 볼 수있는 매개 변수가 있습니다. 이것이 품질 요소입니다. 대역 통과 필터의 경우 대역폭 및 중심 주파수와 관련이 있습니다. 1GHz에서 100Hz 폭의 필터를 만들려면 천문학적으로 높은 Q를 갖는 필터가 필요합니다. 대신 낮은 Q (와이드) 필터로 필터링하고 더 낮은 주파수로 다운 컨버트 한 다음 다른 낮은 Q 필터로 필터링하십시오. 그러나 1GHz를 10MHz로 변환하면 100Hz 필터는 훨씬 더 합리적인 Q를 갖습니다. 이것은 종종 라디오에서 또는 둘 이상의 주파수 변환으로 수행됩니다. 또한

디지털 필터의 경우 필터가 길수록 Q가 높아지고 필터가 선택적으로 선택됩니다. 다음은 FIR 대역 통과 필터의 예입니다.

상단 곡선은 필터의 주파수 응답이고 하단 곡선은 필터 계수의 도표입니다. 이 유형의 필터는 일치하는 모양을 검색하는 방법으로 생각할 수 있습니다. 필터 계수에는 특정 주파수 성분이 포함됩니다. 보시다시피 응답이 약간 진동합니다. 아이디어는이 진동이 입력 파형과 일치한다는 것입니다. 일치하는 주파수 구성 요소가 출력에 표시되고 취소되지 않은 주파수 구성 요소가 나타납니다. 신호는 한 번에 한 샘플 씩 입력 신호를 따라 필터 계수를 슬라이딩함으로써 필터링되며, 각각의 오프셋에서 대응하는 신호 샘플 및 필터 계수가 곱해지고 합산된다. 결국 기본적으로 필터와 일치하지 않는 신호 성분을 평균화합니다.

이것은 Heterodyne 튜닝 시스템을 사용하여 수행됩니다. 예를 들어 1200kHZ의 방송국을 튜닝한다고 가정 해 보겠습니다. 튜닝 다이얼을 "1200"으로 설정하면 로컬 오실레이터가 745kHz의 주파수를 생성하도록 설정됩니다. 이들을 혼합 할 때 결과 주파수 중 하나가 차이 (조정하려는 주파수-745kHz)입니다.

다음 단계는 455kHz로 조정 된 협 대역 증폭기입니다. 현재 455kHZ는 수신하려는 스테이션 인 455 + 745 또는 1200kHZ입니다. 이 (455kHz)는 증폭되고 감지되어 해당 스테이션의 오디오가 들립니다.
물론 다른 주파수도 수신됩니다. 그러나 결과 주파수는 455kHz와 다르므로 증폭되지 않습니다.

표준 AM 대역 (535kHZ ~ 1610kHz)보다 낮기 때문에 455kHZ 중간 주파수 (미국)를 사용하기로 결정했기 때문에 수신하려는 스테이션과의 간섭이 없습니다.

아날로그 무선 신호 수 신용입니다. 자세한 내용은 Heterodyne , 중간 주파수로 변환 해야하는 이유를 확인할 수 있습니다 . 및 중간 주파수 .

라디오의 안테나는 많은 신호를 동일하게 수신합니다. 우리가 원하는 것은 다른 방송국을 걸러 내고 우리가 튜닝 한 방송국의 신호 만 허용하는 것입니다. 초기에 수행 된 방식은 인덕터와 가변 커패시터를 모두 사용하는 것이 었습니다. 어떤 주파수에서, 유도 성 리액턴스는 용량 성 리액턴스 X1 = Xc와 같을 것이며, 그 신호에 대해 최소한의 임피던스를 제공합니다. 그 신호는 무선의 나머지 회로에 의해 증폭되도록 전송되고, 다른 주파수는 공진 주파수에 있지 않기 때문에 억제된다. 필터의 Q가 충분히 높으면 다른 스테이션이 증폭되는 것을 방지 할 수 있습니다. 또한이 유도 성 / 용량 성 회로는 발진기의 진정한 의미에서 발진합니다. 즉, 1 이상의 이득을 가지며 전류에 의해 구동됩니다.

내 의견으로는 AMPLITUDE MODULATED 파 (반송파 및 데이터 (음성) 포함)는 180도 위상이 다른 중간 주파수와 혼합되어 (음성) 정보를 예고합니다. 위상 차감과 파상은 같은 생각을합니까?