Frequency Modulation (FM) útvarp hefur verið notað við hátíðni tónlist og raddvarp í mörg ár. Það getur veitt framúrskarandi hljóðgæði, styrkleika merkja og ónæmi fyrir hávaða. Undanfarið hefur FM útvarp verið notað í auknum mæli í farsíma og persónulegum fjölmiðlaspilurum. Hins vegar þarf hefðbundin FM hönnunaraðferð mjög langt loftnet, svo sem hlerunarbúnað fyrir heyrnartól, sem takmarkar marga notendur sem ekki eru með hlerunarbúnað. Að auki, með stöðugum vinsældum þráðlausra notkunarlíkana í færanlegum tækjum, geta fleiri notendur notið góðs af þráðlausum FM útvörpum sem nota aðrar gerðir af FM loftnetum og á sama tíma geta þau notað þráðlaus heyrnartól eða hátalara til að hlusta á hljóð.
Þessi grein mun kynna FM útvarpsmóttökulausn sem samþættir eða fellir loftnetið inni í færanlegu tækinu og gerir heyrnartólssnúruna að valkosti. Við byrjum á því að hámarka móttöku næmi og kynnum síðan aðferðir til að hámarka næmni, þ.mt að hámarka skilvirkni ómunatíðni, hámarka loftnetstærð og nota stillanlegt samsvörunet til að hámarka skilvirkni allrar bandbreiddar FM. Að lokum, þessi grein mun veita framkvæmd aðferð við stillanlegt samsvörunarkerfi.
Hámarks næmi
Hægt er að skilgreina næmi sem minnsta merki sem FM-móttökukerfið getur fengið á meðan það nær ákveðnu stigi milli merkis og hávaða (SNR). Þetta er mikilvægur þáttur í frammistöðu FM móttakerfisins sem tengist merki og hávaða. Vísirinn fyrir móttekinn styrkstyrk (RSSI) bendir aðeins á styrk RF-merkisins við tiltekinn stillitíðnipunkt. Það veitir engar upplýsingar um hávaða eða merkjagæði. Þegar árangur móttakara er borinn saman undir mismunandi loftnetum, gæti hljóðmerki / hávaðahlutfall (SNR) verið betri breytu. Þess vegna er mjög mikilvægt að hámarka SNR til að færa hlustanda hágæða hljóðupplifun.
Loftnetið er brú sem tengir saman útvarpsbylgjurásina og rafsegulbylgjurnar. Hvað FM móttöku varðar er loftnetið breytir sem umbreytir orku frá rafsegulbylgjum í spennu sem hægt er að nota með rafrásum (svo sem magnara með litla hávaða (LNA)). Næmi FM móttakerfisins er beintengt spennunni sem innri LNA fær. Til að hámarka næmi verður að auka þessa spennu eins mikið og mögulegt er. Það eru ýmis loftnet á markaðnum, þar á meðal heyrnartól, stuttar svipur, lykkjur og flísaloftnet, en öll loftnet er hægt að greina með samsvarandi hringrásum. Mynd 1 sýnir almennt jafngilt loftnetrásarlíkan:
Á mynd 1 getur X verið þétti eða spenni. Val á X er háð loftnetsfræði og rafgildi (inductive eða capacitive) gildi þess er tengt rúmfræði loftnetsins. Tapþolið Rloss tengist orkuleysi í formi hitaorku í loftnetinu. Geislunarmótstaðan Rrad tengist spennunni sem myndast úr rafsegulbylgjum. Til að auðvelda útskýringuna mun eftirfarandi texti taka loftnetslíkanið sem greiningarhlut. Sama útreikning er einnig hægt að nota fyrir aðrar tegundir loftneta, svo sem stutt einhliða loftnet og heyrnartól loftnet.
Mynd 1: Líknarnet hringrás líkan.
Hámarkaðu skilvirkni ómunatíðni punktsins
Til að hámarka orkuna sem loftnetið umbreytir er hægt að nota ómunkerfi til að vega upp á viðbragðsviðnám loftnetsins og þessi viðnám mun draga úr spennugildinu sem loftnetið leiðir til innri LNA. Fyrir loftnet fyrir inductive loop er þétti Cres notað til að láta loftnetið óma á viðeigandi tíðni:
Ómunstíðnin vísar til tíðnipunktsins þar sem loftnetið breytir rafsegulbylgjum í spennu með mestu skilvirkni. Loftnýtni er hlutfallið á aflinu á Rrad miðað við heildaraflið sem loftnetið fær, sem hægt er að tjá sem Rrad / Zant, þar sem Zant er viðnám loftnetsins með loftmagnanetinu. Zant er tjáð sem:
Þegar loftnetið er í ómun er hægt að tjá skilvirkni η sem:
Skilvirkni á öðrum tíðnipunktum er:
Loftnýtni skilvirkni η við tíðni punkt sem ekki er ómun, er lægri en hámarks skilvirkni res, vegna þess að loftnet inntak viðnám Zant á þessum tíma er annað hvort rafrýmt eða inductive.
Hámarka loftnetstærð
Til þess að endurheimta send útvarpstíðnismerki verður loftnetið að safna eins mikilli orku og mögulegt er úr rafsegulbylgjunni og umbreyta rafsegulbylgjuorkunni á skilvirkan hátt í spennu í gegnum Rrad. Magn orkunnar sem safnað er takmarkast af lausu rými og stærð loftnetsins sem flytjanlegur búnaður notar. Fyrir hefðbundið heyrnartól loftnet getur lengd þess náð fjórðu bylgjulengd FM merkisins og nægri orku er hægt að safna og breyta í spennu sem hægt er að nota innri LNA. Í þessu tilfelli er ekki svo mikilvægt að hámarka skilvirkni loftneta.
En þar sem færanleg tæki eru að verða minni og þynnri hefur plássið fyrir eftir innbyggð FM loftnet orðið mjög takmarkað. Þrátt fyrir að loftnetstærðin hafi verið aukin eins mikið og mögulegt er er orkan sem safnað er með innbyggða loftnetinu enn mjög lítil. Þess vegna verður mjög mikilvægt að bæta skilvirkni loftnetsins η án þess að fórna afköstum og nota minna loftnet.
Notaðu stillanlegt samsvörunet til að hámarka skilvirkni á FM tíðnisviðinu
Tíðnisvið FM útvarpsbandsins í flestum löndum er 87.5MHz til 108.0MHz. Tíðnisvið FM-útsendinga í Japan er 76MHz til 90MHz. Í sumum Austur-Evrópulöndum er tíðnisvið FM útvarps 65.8MHz til 74MHz. Til þess að laga sig að öllum FM tíðnisviðum í heiminum þarf FM móttakerfið 40MHz bandbreidd. Hefðbundna lausnin er venjulega að stilla loftnetið að miðtíðni FM-hljómsveitarinnar. Hins vegar, eins og ofangreind formúla sýnir, er skilvirkni loftnetskerfisins fall af tíðni. Nýtnin nær hámarki við ómunspunktinn. Þegar tíðni víkur frá ómunartíðninni mun skilvirkni minnka. Vert er að hafa í huga að þar sem bandbreidd alþjóðlega FM tíðnisviðsins nær 40MHz mun loftnetsnýtingin minnka verulega þegar tíðnin er langt frá ómunatíðni. Til dæmis, ef föst ómunatíðni er stillt á 98MHz, er hægt að ná mikilli skilvirkni á þessum tíðnipunkti, en skilvirkni annarra tíðnipunkta mun minnka verulega og þar með rýra tíðni mótunarárangurs langt frá ómunatíðni. Mynd 2 sýnir skilvirkni línur tveggja loftneta (heyrnartól loftnet og stutt loftnet) þegar fasta ómun tíðni er í miðju tíðnisviðsins (98MHz).
Mynd 2: Dæmigerður árangur með fastri ómun loftneta í FM bandinu.
Eins og sést á ofangreindri mynd getur 98MHz punkturinn náð bestu skilvirkni, en því nær sem tíðnin er við jaðar hljómsveitarinnar, þeim mun meiri skilvirkni lækkar. Þetta er ekki mikið vandamál fyrir loftnet fyrir heyrnartól, vegna þess að stærð þessa loftnets getur safnað nægri rafsegulorku á allri tíðninni og umbreytt því í hærri spennu í RF móttakara. Hins vegar, í samanburði við lengra heyrnartól loftnet, er stutt loftnet lítið í sniðum og safnar minni orku, þannig að skilvirkni mun minnka hratt þegar tíðnin er langt frá ómunarmörkum, það er að segja móttökunni við jaðar hljómsveitarinnar mun eiga sér stað þegar fasta ómunskerfið er notað. Helsta vandamálið er að stutt loftnet hafa hærra „Q“ gildi en heyrnartól, sem veldur mikilli lækkun skilvirkni við jaðar tíðnisviðsins.
Q vísar til gæðastuðuls, sem er í réttu hlutfalli við hlutfall orkunnar sem geymd er í loftnetinu á tímaeiningu og taps eða geislunarorku. Fyrir ofangreindan loftnetsígildandi hringrás með loftmagnaneti uppfyllir Q gildi:
Í samanburði við stutt loftnetið hefur heyrnartól loftnetið stærri stærð, þannig að það hefur hærra geislaþol Rrad, sem leiðir til lægra Q gildi. Þar sem innbyggð forrit krefjast notkunar á stuttum loftnetum með há Q gildi er vandamálið um bratta lækkun skilvirkni mjög áberandi.
Q gildi loftnetsins tengist einnig bandbreidd loftnetsins og samband þess má tjá sem:
Þar sem ƒc er ómunatíðni ƒc, og BW er 3dB bandbreidd loftnetsins. Í samanburði við lengra heyrnartól loftnet hefur stutt loftnet með hátt Q gildi minni bandbreidd, þannig að tapið við jaðar tíðnisviðsins er stærra.
Til þess að vinna bug á takmörkun bandbreiddar á háu Q fastri ómun loftneti er hægt að nota sjálfstillta ómun hringrás til að breyta „fasta ómun“ í „stillanlegt ómun“, þannig að hringrásin sé alltaf á ómun tíðni punkti, þar með hámarka móttöku næmi. Sjálfstillt resonant loftnet getur fengið hærra hlutfall merkis og hávaða, vegna þess að hagnaðurinn af resonant loftnetinu getur dregið úr kerfishávaða móttakara og hið innbyggða háa Q gildi innbyggðu loftnetsins hjálpar til við að sía út mögulega harmonics með staðbundnum oscillator Truflun blandað saman.
Framkvæmd stillanlegs samsvörunets
Mynd 3 sýnir hugmyndatengda skýringarmynd af aukinni arkitektúr FM móttakara sem styður innbyggð stutt loftnet. „Stillanlegur ómun“ er að veruleika með stillanlegum varactor díóða á stillingum og stillingar reikniritinu.
Mynd 3: Huglæg reitrit Si4704 / 05.
Ofangreind hönnun notar stafræn lág-IF arkitektúr með blandað merki og stafræn merki örgjörva (DSP) til að átta sig á háþróaðri reiknirit merki vinnslu, þar á meðal sjálfstillingu á innbyggðum stuttum loftnetum. Loftnet reikniritið stillir sjálfkrafa rýmdargildi varactor díóða í samræmi við hvert tíðnisvið tækisins til að ná sem bestum árangri.
Til dæmis, ef notandinn stillir á 101.1MHz (stöð 1 á mynd 4), mun loftnet reikniritið stilla viðlyktarpunkt loftnetsrásarinnar að 101.1MHz og þar með hagræða loftnetsnýtni og afköstum við 101.1MHz. Þegar notandinn stillir á 84.1MHz (stöð 2 á mynd 4) stillir reiknirit loftnetsins aftur á ómunarmörk loftnetsins til að hámarka móttökuárangur við 84.1MHz.
Mynd 4: Ávinningur af stillanlegu ómun.
Með því að nota stillta tíðnina til að stilla loftmagnspunktinn getur það skilað hámarks skilvirkni á hverjum tíðnipunkti og þar með hámarkað móttekinn merkjastyrkur á öllu tíðnisviðstíðnisviðinu. Eftir að hafa tekið upp stillanlega ómunshringrás hefur árangur kerfisins með innbyggðu loftnetinu verið bættur á öllu tíðnisviðinu. Ómun loftnetið við tilnefndan tíðnipunkt getur einnig dregið úr truflunum annarra tíðnipunkta og þar með bætt sértækni móttakara verulega. Þess vegna getur notandi móttökutækisins með þessu innbyggða loftneti verið betur varið fyrir öðrum truflunarvaldi. . Þetta er sérstaklega mikilvægt í þéttbýli þar sem FM-hljómsveitin er fjölmenn.
Samantekt þessarar greinar
Eftir því sem þráðlausa notkunarlíkanið verður sífellt vinsælla í færanlegum tækjum, vilja fleiri notendur nota þráðlaus FM útvarp með innbyggðum loftnetum meðan þeir hlusta á forrit með þráðlausum heyrnartólum eða hátalara. Þessi grein fjallar um meginregluna um að hámarka næmi til að bæta FM móttöku með innbyggðum loftnetum og fjallar frekar um hvernig á að útfæra það. Þar sem tiltækt pláss á færanlegum tækjum sem nota innbyggð loftnet er mjög takmarkað, má líta á sjálfstillt ómunkerfi til að hámarka næmi móttakara yfir öllu FM-bandinu, til að halda stuttu loftnetinu með hámarksnýtni á hverri tíðni lið.
önnur varan okkar:
