¿Cuáles son los conceptos básicos de la radio?
1. Explicación de términos de comunicación por radio
El audio, también llamado audio, es la frecuencia que puede escuchar el oído humano. Suele referirse a frecuencias entre 15 y 20.000 Hz.
El audio se refiere a la frecuencia del habla en el rango de audio. En los canales telefónicos generales suele referirse a frecuencias entre 300-3400Hz.
Los transmisores de radiofrecuencia pueden transmitir eficazmente la frecuencia de las ondas electromagnéticas al espacio a través de antenas, denominadas colectivamente radiofrecuencias. Si la frecuencia es demasiado baja, la efectividad de la transmisión es baja, por lo que las frecuencias de radio se definen tradicionalmente como frecuencias superiores a 100 KHz.
Las señales de vídeo TV contienen frecuencias que van desde decenas de hercios hasta varios megahercios, y vídeo es el nombre colectivo de esta frecuencia.
La onda sinusoidal o pulso periódico que transporta información se llama onda portadora (o frecuencia portadora). A medida que cambia la onda de la señal, también cambia la amplitud, frecuencia o fase de la onda portadora.
Una señal se utiliza para expresar o transportar información.
Los canales se dividen en canales según las características de transmisión de información. Incluye caminos que pueden ser posibles pero que aún no se han realizado.
Las señales analógicas son continuas en el tiempo, o pueden tomar infinitos valores para un determinado parámetro.
Señal digital La llamada señal digital significa que la señal es discreta y discontinua. Esto significa que la señal sólo puede cambiar y tomar valores dentro de un número limitado de pasos o incrementos. En otras palabras, para señales digitales, solo es necesario calcular el número de pasos y no es necesario considerar el tamaño de la señal en el número de pasos (la más utilizada es la codificación binaria).
Banda de frecuencia En la tecnología de radio, la palabra banda de frecuencia tiene dos significados. Uno es la división del espectro electromagnético, como bandas de onda larga, onda corta y onda ultracorta. El segundo se refiere a la división de bandas de frecuencia operativas para transmisores, receptores y otros equipos. Si el rango de frecuencia de funcionamiento se divide en partes, estas partes también se denominan bandas de frecuencia, como en el caso de una radio tribanda.
La banda de paso que ocupan los equipos de comunicación del canal se denomina canal. Normalmente, los dispositivos de comunicación tienen muchos canales dentro de su rango de frecuencia.
El rango de frecuencia en el que un circuito de banda de paso permite que la corriente pase suavemente se llama banda de paso del circuito. Normalmente, el ancho entre las frecuencias superior e inferior se define como la banda de paso en el rango donde la corriente es igual a 0,707 veces el valor máximo de corriente.
La cobertura de frecuencia cubre el rango de frecuencia en el que operan los equipos de comunicación, lo que se denomina cobertura de frecuencia. La relación entre la frecuencia operativa más alta y la frecuencia operativa más baja se denomina coeficiente de cobertura de frecuencia.
La frecuencia de corte es una frecuencia especial que se utiliza para describir las características de frecuencia de un circuito. Cuando la amplitud de la señal de entrada al circuito permanece constante y la frecuencia se cambia para reducir la señal de salida a 0,707 veces su valor máximo, o a un valor nominal específico, la frecuencia se denomina frecuencia de corte.
El extremo de alta frecuencia y el extremo de baja frecuencia tienen una frecuencia de corte, que se denominan frecuencia de corte superior y frecuencia de corte inferior respectivamente. El rango de frecuencia entre las dos frecuencias de corte se llama banda de paso.
Estabilidad de frecuencia La frecuencia generada por el oscilador cambia debido a varias razones. La relación entre este cambio de frecuencia y la frecuencia nominal se llama estabilidad de frecuencia. Es un indicador importante para medir la calidad de los sistemas de comunicación. La estabilización de frecuencia de parámetros, la estabilización de frecuencia de cristal y la síntesis de frecuencia se utilizan comúnmente para mejorar la estabilidad de frecuencia.
El límite permitido de potencia de radiación de onda residual se refiere al valor mínimo permitido de radiación armónica, radiación espuria y cualquier potencia de radiación de onda residual generada por modulación mutua distinta de la radiación de onda fundamental, expresada en decibeles o milivatios. microvatio expresado.
Al ancho de banda a veces se le llama ancho de banda necesario. Se refiere al valor permitido del ancho de banda requerido para asegurar la velocidad y calidad de cierta información de transmisión, expresado en Hz, KHz y MHz.
La capacidad de un receptor de radio selectivo para seleccionar una señal de estación de radio deseada entre muchas estaciones de radio con diferentes frecuencias se llama selectividad. Cuanto más selectivo sea un receptor, menos susceptible será a las interferencias de otras estaciones de radio. Por tanto, la selectividad es uno de los parámetros importantes que determina la calidad del receptor.
Sensibilidad La capacidad de un receptor de radio para recibir señales débiles se llama sensibilidad. Si el receptor puede recibir señales débiles, la sensibilidad del receptor es alta y viceversa. Por tanto, la sensibilidad es también uno de los parámetros importantes que determina la calidad del receptor.
La fidelidad también se llama fidelidad. Se refiere a la similitud entre la señal de salida del receptor y la señal de entrada, es decir, la capacidad del receptor para amplificar por igual todas las frecuencias de la señal sin recuperación de distorsión. Por ejemplo, cuanto mejor sea la fidelidad de la radio, más realista será el lenguaje y la música.
La potencia de salida del transmisor se refiere a la potencia de radiofrecuencia proporcionada por el transmisor al radiador electromagnético (antena), que se denomina potencia de salida del transmisor.
Las emisiones no esenciales de un transmisor se miden con una carga con impedancia de salida nominal. Cuando la potencia de frecuencia aérea del transmisor es inferior a 25 W, la potencia de radiación parásita de cualquier frecuencia discreta no deberá exceder los 2,5 uW. Cuando la potencia de frecuencia portadora del transmisor es superior a 25 W, la potencia de radiación parásita de cualquier frecuencia discreta será mayor que la de transmisión. Potencia de frecuencia portadora 70 dB más baja.
La potencia del canal adyacente en las bandas de frecuencia de 160 y 450 MHz, y la potencia que cae en la banda de frecuencia adyacente de 16 KHz deben ser 70 dB más bajas que la potencia de la frecuencia portadora. Para la banda de 900 MHz, la potencia en la banda de 32 KHz adyacente al segundo canal debe ser 65 dB menor que la potencia de la frecuencia portadora.
Potencia promedio La potencia promedio alimentada a una carga experimental específica por un transmisor durante un período mucho más largo que el período correspondiente a la frecuencia de modulación más baja en condiciones específicas.
La potencia máxima del paquete del transmisor es la potencia promedio entregada a la carga experimental especificada dentro de un período de alta frecuencia en el pico de la envolvente de modulación bajo condiciones de modulación específicas.
La potencia de salida nominal de un transmisor de banda lateral única es el valor nominal de la potencia máxima del paquete.
Supresión de banda lateral En el proceso de generación de señales de banda lateral única, la capacidad de suprimir señales de banda lateral no utilizadas se denomina supresión de banda lateral. Expresada en decibeles, la relación entre el nivel de la señal sin bandas laterales y el nivel de la señal con bandas laterales útiles.
La potencia fuera de banda bajo una modulación específica es la porción de la potencia total del transmisor en una banda de frecuencia específica centrada en frecuencias específicas a cada lado de la frecuencia nominal.
La diafonía son señales no deseadas producidas en un camino debido a la influencia de la energía de la señal en otros caminos.
Cualquier interferencia eléctrica distinta a la señal útil en la vía de transmisión o en el equipo.
La relación entre la potencia media de la señal y la potencia media del ruido se denomina relación señal-ruido o, para abreviar, relación señal-ruido. La relación señal-ruido se expresa en decibelios de la siguiente manera:
Relación señal-ruido (decibeles) = 10
La figura de ruido se refiere al rendimiento del receptor o Amplificador bajo ciertas condiciones cuando no hay una fuente de ruido interna. La relación entre la potencia de ruido total en la salida y la potencia de ruido de salida causada por el ruido térmico en la entrada.
La distorsión se refiere a la desviación de una señal de la señal original o estándar durante la transmisión. En un amplificador ideal, excepto para la amplificación, la forma de onda de salida debe ser exactamente la misma que la forma de onda de entrada, pero en realidad, las formas de onda de salida y entrada no pueden ser exactamente iguales. Este fenómeno se llama distorsión, también llamado distorsión.
Según las diferentes situaciones de distorsión de forma de onda, se puede dividir en distorsión de amplitud, distorsión de frecuencia y distorsión de fase. La distorsión de amplitud se conoce como la amplificación de señales de diferentes amplitudes. La amplificación de señales de diferentes frecuencias se denomina distorsión de frecuencia. Para señales de diferentes frecuencias, la diferencia en el retardo de tiempo después de la amplificación se denomina distorsión de fase (o distorsión de retardo de tiempo).
La distorsión de amplitud también se denomina distorsión no lineal, y la distorsión de frecuencia y la distorsión de fase se denominan distorsión lineal.
El nivel es una cantidad que expresa el tamaño relativo de la electricidad (voltaje, corriente o potencia). La unidad comúnmente utilizada es el decibelio (o nib). Por lo general, el valor de una determinada cantidad de electricidad se designa como valor estándar y el valor de nivel se expresa mediante el valor de otros valores en comparación con el valor estándar. Por ejemplo, tomando como nivel cero la potencia estándar de 1 MW, cuando la potencia dada es de 10 MW, el valor del nivel se puede obtener según la siguiente fórmula:
Valor del nivel = 10
Entonces 10 MW tienen un nivel de 10 dB. Si el valor del nivel es negativo, significa que es inferior al nivel cero, por lo que el nivel se puede utilizar para representar el tamaño relativo entre dos cantidades cualesquiera de electricidad.
Cuando el nivel de la señal de entrada de la respuesta de audio permanece constante, el nivel de salida del receptor cambia con la frecuencia de audio dentro del rango de audio especificado, lo que se denomina respuesta de audio. La relación entre el nivel sonoro más alto y el nivel sonoro más bajo expresada en decibeles.
Decibel es la abreviatura de minuto, que equivale a 1/10 de 1 minuto. Se expresa en dB y es una unidad común para medir amplificador o atenuación.
Al expresar la amplificación o atenuación de potencia: decibel =
Al expresar el aumento o disminución de voltaje (o corriente), decibel = 20.
El plumín es una unidad de medida de ganancia o atenuación. Es el logaritmo natural de la relación de voltaje o relación de corriente. Cuando las impedancias en dos puntos de un circuito son iguales, son la mitad del logaritmo natural de la relación de potencia. 1 punta equivale a 8,686 decibeles.
La interferencia es el impacto de energía innecesaria generada por algún tipo de emisión, radiación, inducción o combinación de las mismas sobre la recepción de un sistema de radiocomunicaciones, provocando que disminuya el rendimiento del efecto de recepción o que la señal sea no se puede recibir, lo que se llama interferencia. Según su fuente, las interferencias se pueden dividir en: interferencias industriales, interferencias aéreas, interferencias cósmicas, interferencias provocadas por el hombre, etc.
En los sistemas de radiocomunicaciones, las fuentes de interferencia se identifican como emisiones, radiaciones o inducciones que provocan interferencias. Es decir, se producen ondas de radio desordenadas que interfieren con las señales de recepción de radio.
La interferencia cósmica es la interferencia causada por la radiación electromagnética de la Vía Láctea y el Sol. Esta frecuencia de interferencia es muy alta y es una importante fuente de interferencia en la banda de frecuencia de onda ultracorta. Se ha medido que el nivel de interferencia galáctica es proporcional al cubo de la frecuencia en la banda de 18-160 MHz.
La interferencia de pulso tiene alta intensidad, pero corta duración y amplio rango de frecuencia. Una de las principales fuentes son los impulsos eléctricos generados por diversos equipos industriales, como chispas de soldadura, chispas generadas por diversos equipos médicos y eléctricos, etc. Los rayos también pueden provocar interferencias en los pulsos. En la Tierra caen una media de 100 rayos por segundo y las fuertes ondas electromagnéticas que provoca pueden llegar muy lejos.
La interferencia de fluctuación (también conocida como ruido de fluctuación) ocurre continuamente en el tiempo y la amplitud de la interferencia cambia constantemente. Esta interferencia proviene principalmente de los siguientes aspectos: radiación de las estrellas del universo; ruido dentro de los equipos; como fluctuaciones de voltaje generadas por el movimiento térmico de los electrones en los cables, fluctuaciones de corriente en los dispositivos electrónicos, etc.
La interferencia electroóptica se refiere a la radiación electromagnética generada por la descarga de cargas acumuladas en la atmósfera. El rayo es la interferencia electroóptica más fuerte. La interferencia electroóptica es más intensa en las ondas largas. A medida que aumenta la frecuencia, la influencia de la interferencia electroóptica se debilita gradualmente y es muy pequeña en la banda de onda ultracorta.
La interferencia provocada por el hombre se puede dividir en interferencia no intencionada e interferencia intencionada. El primero se debe a la aplicación generalizada de diversos equipos eléctricos en la construcción económica y la vida diaria, es decir, la interferencia industrial. Se pueden utilizar filtros o escudos para evitar esto. Las interferencias intencionales, como las interferencias enemigas y las de radio, se pueden prevenir mejorando la tecnología antiinterferencias y aplicando dispositivos antiinterferencias.
La interferencia industrial se refiere a las interferencias causadas por diversos dispositivos eléctricos, principalmente dispositivos que producen arcos y chispas, como equipos de soldadura, tranvías, motores con dispositivos de encendido eléctrico, etc. El espectro de frecuencias de las interferencias industriales suele ser muy amplio, lo que dificulta su prevención en los equipos receptores. Por lo general, se toman medidas para reducir la intensidad de la perturbación.
La interferencia de modulación cruzada también se denomina modulación cruzada. Las interferencias moduladas (como, por ejemplo, una emisora de radio perturbadora) actúan sobre el receptor al mismo tiempo que la señal. Debido al efecto no lineal de los amplificadores de alta potencia o los convertidores de frecuencia, la señal modulada interferida se transferirá a la portadora de señal para formar una modulación cruzada y la interferencia resultante se denomina interferencia cruzada.
Interferencia de intermodulación Cuando dos o más señales de interferencia actúan sobre el receptor al mismo tiempo, la frecuencia combinada de las dos interferencias será a veces exactamente igual o cercana a la frecuencia de la señal útil que pasa a través del receptor. Interferencia de tercer orden El ajuste más serio. La interferencia resultante se llama interferencia de intermodulación. La interferencia de intermodulación, al igual que la interferencia de intermodulación, se produce principalmente en las etapas de alta amplificación y conversión de frecuencia.
Niebla electrónica Diversos equipos electrónicos y eléctricos emiten una gran cantidad de ondas electromagnéticas de diferentes longitudes de onda y frecuencias, incluyendo telegrafía inalámbrica, rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos X, rayos gamma, etc. Este tipo de onda electromagnética llena el espacio y forma una fuente de contaminación llamada "niebla electrónica", que es lo que a menudo llamamos contaminación ambiental electromagnética.
Ruido de cuantificación En la comunicación de codificación de voz, la diferencia entre la señal demodulada y la señal de transmisión original es causada por la cuantificación de la amplitud y el tiempo, lo que se denomina distorsión de cuantificación. Debido a que esta distorsión, al igual que la interferencia caótica, suena similar al ruido térmico generado por los componentes, se denomina ruido de cuantificación.
El blindaje suele ser un recipiente fabricado con materiales de baja resistencia como cobre o aluminio o materiales magnéticos (debe estar bien conectado a tierra) para envolver todas las partes que deben aislarse para limitar la influencia de las líneas eléctricas. o líneas magnéticas a un cierto rango dentro de un espacio específico para evitar la influencia de la inducción electrostática externa o la inducción electromagnética.
Filtro Un filtro es una red selectiva de frecuencia que permite que la corriente alterna en una determinada banda de frecuencia pase suavemente, mientras que la corriente alterna en otras frecuencias se atenúa considerablemente.
Existen muchos tipos de filtros, incluidos filtros de paso de banda, filtros de parada de banda, filtros de paso alto, filtros de paso bajo, filtros de forma de onda, filtros LC, filtros mecánicos, filtros de cristal, filtros cerámicos, etc.
Circuito sintonizado utilizado para filtrar señales de frecuencias específicas.
El radiocontrol remoto es una tecnología que utiliza señales de radio para controlar diversos mecanismos a distancia. Una vez que el dispositivo receptor remoto recibe estas señales, pueden instruir o accionar otras máquinas correspondientes para completar diversas operaciones, como cerrar circuitos, mover manijas, arrancar motores, etc., y luego estas máquinas pueden realizar las operaciones requeridas. Por lo tanto, la frecuencia y duración de cada señal de control son diferentes entre sí y se utilizan ampliamente para controlar barcos, aviones, misiles y otros vehículos marítimos y aéreos.
La radiotelemetría se utiliza para medir objetos distantes.
Obtenga los datos que necesita. Por ejemplo, una estación meteorológica automática de radiotelemetría ubicada en una montaña puede conocer los datos requeridos, tales como presión atmosférica, temperatura atmosférica, humedad relativa atmosférica, velocidad promedio del viento, precipitaciones, etc., sin operar directamente la estación meteorológica en la montaña. Estos elementos meteorológicos se convierten en señales eléctricas a través de una serie de dispositivos electrónicos y se codifican y envían, logrando así el propósito de la telemetría remota de las estaciones meteorológicas. Por poner otro ejemplo, para comprender en detalle las condiciones del mar en una determinada zona marítima, se despliega un cierto número de boyas automáticas (u otros objetos), y las boyas están equipadas con sensores que miden parámetros meteorológicos e hidrológicos. Una vez que los parámetros medidos se convierten en señales transmisibles, se emiten mediante ondas de radio. Tras recibirlo en la estación receptora costera se obtienen los parámetros del estado del mar. Este método se llama radiotelemetría.
El monitoreo de radio utiliza medios técnicos avanzados y ciertos equipos para medir la frecuencia de transmisión de radio, el error de frecuencia y el ancho de banda de transmisión, monitorear señales de sonido e investigar y lidiar con estaciones de radio ilegales y fuentes de interferencia.
La radiogoniometría determina la dirección de la estación transmisora. Esto se logra mediante el uso de una radio radiogoniométrica especial que puede recibir señales direccionales. Este tipo de radio se llama radiogoniometría. El método es el siguiente: utilizando la radio radiogoniométrica, se puede determinar la dirección de la radio transmisora. Usando dos estaciones radiogoniométricas que están lo suficientemente separadas, no solo se puede determinar la dirección de la estación radiogoniométrica, sino también la ubicación de la estación radiogoniométrica, porque debe ubicarse en la intersección de las dos direcciones determinadas por los dos Estaciones radiogoniométricas. Por lo tanto, es ampliamente utilizado en radionavegación y detección de radio.
El modo de modulación en el que la desviación de fase de la portadora de modulación de fase y su fase de referencia cambia en proporción al valor instantáneo de la señal de modulación se denomina modulación de fase o modulación de fase. La modulación de fase y la modulación de frecuencia están estrechamente relacionadas. Cuando ocurre la modulación de fase, la modulación de frecuencia ocurre al mismo tiempo; cuando ocurre la modulación de frecuencia, la modulación de fase también ocurre al mismo tiempo, pero las reglas de cambio de los dos son diferentes. Los sistemas de modulación de fase rara vez se utilizan en la práctica, sino principalmente como método para obtener modulación de frecuencia.
Modulación de pulsos La modulación de pulsos tiene dos significados. Uno es el proceso en el que los parámetros del propio pulso (amplitud, ancho y fase) cambian con la señal. La amplitud del pulso cambia con la señal, lo que se denomina modulación de amplitud del pulso. La fase del pulso cambia con la señal, lo que se denomina modulación de fase del pulso. Otros similares incluyen la modulación por ancho de pulso, la modulación de intervalo de doble pulso y la modulación por código de pulso. Entre ellos, la modulación de código de impulsos tiene la mayor capacidad antiinterferente, por lo que tiene mayores perspectivas de aplicación en las comunicaciones. El segundo es el proceso de modular la oscilación de alta frecuencia con señales de pulso. La diferencia entre los dos significados es que el pulso en sí es la onda portadora en el primero, y la oscilación de alta frecuencia en el segundo es la onda portadora. En términos generales, la modulación de pulso suele referirse a lo primero.
Onda electromagnética Es un campo electromagnético alterno que se propaga en el espacio. En el vacío, la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas es de 3 × 108 metros/segundo.
El rango de longitud de onda de las ondas electromagnéticas es muy amplio y las formas de las ondas electromagnéticas son diferentes según las diferentes longitudes de onda. Entre ellas, las ondas de luz son ondas electromagnéticas con longitudes de onda extremadamente cortas, mientras que las ondas de radio tienen longitudes de onda más largas. El borde corto de las longitudes de onda de radio (ondas milimétricas) está conectado con el borde largo de las longitudes de onda de luz (infrarrojos). La clasificación de las ondas electromagnéticas se muestra en la Tabla (1).
En las comunicaciones, generalmente se utilizan bandas de radio, y también se utilizan bandas por debajo de las ondas de radio para la comunicación, pero aún no se utilizan ampliamente y muchos proyectos de comunicación aún están en investigación.
Durante el proceso de propagación de ondas electromagnéticas que se desvanecen, el fenómeno de que la intensidad de la señal recibida cambia debido a cambios en el medio de propagación y la ruta de propagación a lo largo del tiempo se llama desvanecimiento. Por ejemplo, al contestar una llamada telefónica, el sonido se vuelve más fuerte y más débil. Éste es el fenómeno del desvanecimiento.
El desvanecimiento se puede dividir en desvanecimiento rápido y desvanecimiento lento según su tasa de cambio.
1. Desvanecimiento rápido: Es causado por el efecto multitrayectoria y su tasa de cambio es generalmente de unas pocas décimas.
Entre unos pocos segundos y decenas de segundos.
2. Desvanecimiento lento: sólo relacionado con condiciones meteorológicas (como temperatura, presión, humedad, etc.
Es decir, está muy relacionado con el día, la noche). y temporada. Está desapareciendo gradualmente, generalmente refiriéndose al patrón de cambio durante una hora.
El desvanecimiento también se puede clasificar según sus leyes inherentes, y se divide en dos tipos: desvanecimiento plano y desvanecimiento selectivo. El desvanecimiento tiene un gran impacto en la calidad de la comunicación y este factor debe considerarse al diseñar circuitos de comunicación.
Comunicación telegráfica La comunicación telegráfica es un método de comunicación que utiliza electricidad para transmitir información escrita a largas distancias. Hay dos métodos básicos de transmisión: uno es codificar caracteres en códigos, el remitente envía pulsos de señal de acuerdo con un código determinado y el receptor traduce los pulsos de señal recibidos en caracteres, lo que se denomina telegrama codificado; electricidad El envío de texto o imágenes originales a la otra parte se denomina telegrama de fax.
Código Son diferentes combinaciones de señales formadas por varios pulsos con o sin corriente o corriente positiva y negativa, donde cada combinación de señales representa una letra, número o signo de puntuación.
El telegrama Morse consta de dos símbolos, un punto y una raya. Existen ciertos estándares para el tiempo que ocupan el punto y la raya, a saber:
1. el punto es lo básico En unidades de señal, la longitud de un trazo debe ser igual a la longitud de tres puntos.
Equivalente a tres unidades de señal básicas.
2. En una letra y un número, el intervalo entre puntos y trazos debe ser igual a un punto.
Titulación.
3. El intervalo entre letras (números) y letras (números) es de siete puntos. Después
Debido a que la longitud del código de cada carácter es diferente, se llama código desigual.
El código de cinco unidades es una combinación de señales compuesta por cinco pulsos con o sin corriente o pulsos con diferentes corrientes positivas y negativas. Cada combinación de señales representa un carácter. Debido a que cada pulso ocupa el mismo tiempo y la duración de cada combinación de señales es igual, también se le llama código uniforme.
En el código de cinco unidades utilizado por el telégrafo start-stop, para garantizar que tanto la parte receptora como la transmisora funcionen sincrónicamente, la parte transmisora se mueve una vez (enviando un carácter) y la parte receptora también se mueve una vez (imprimiendo un carácter). Antes de los cinco pulsos de código, se debe enviar un pulso de inicio para iniciar la parte receptora. De manera similar, después de enviar cinco pulsos de código, se envía un pulso de parada para detener la parte receptora. Se puede ver que para el telegrama start-stop, de hecho, cada carácter * * * requiere 7 pulsos, es decir, 1 pulso de inicio, 5 pulsos de código y 1 pulso de parada.