A közbenső frekvencia előnyei az RF rendszerekben

Ismerje meg az „IF” - széles körben elterjedt és előnyös technikát, amelyet sok vezeték nélküli rendszerben használnak.

Eddig az RF jeleket két frekvenciasávban tárgyaltuk: az alapsávot és az RF sávot. Ez a megközelítés egy egyértelmű fogalmi keretet biztosít, amelyben az RF áramkörök alapvetően azt jelentik, hogy az alacsonyabb frekvenciájú információs jelet magasabb frekvenciájú továbbított jellé, vagy egy magasabb frekvenciájú vett jelet alacsonyabb frekvenciájú információs jellé alakítsuk. 

Ez a modell nem helytelen, és az eddig megtanultak teljesen relevánsak azoknál a rendszereknél, amelyeknek az alapsáv és az RF jelek mellett „közbenső frekvencia” jel is van.

Mi az IF?
Az „IF” rövidítés magára a köztes frekvenciára, vagy általánosságban a köztes frekvencián alapuló technikákra utal. Ahogy a neve is sugallja, egy közbenső frekvencia valahol az alapsáv és a vivőfrekvencia között van. 

Az IF áramkört be lehet építeni mind az adóbe, mind a vevőbe, bár az IF technikák előnyei relevánsabbak a vevők számára. Az IF-ről az RF rádióerősítő tervezésével összefüggésben fogunk beszélni, de miközben olvasunk, ne feledje, hogy ezek a jótékony tulajdonságok az adókészülékekre is vonatkozhatnak.

Talán hallotta a „heterodin” vagy a „szuperheterodin” szót. Ezek a kifejezések egy közbenső frekvenciát tartalmazó RF vevőre vonatkoznak. Az IF-technikákat a huszadik század első felében fejlesztették ki, és manapság az IF-alapú rendszerek nagyon gyakoriak.

Sok szállító, egy IF
Az IF egyik intuitívabb előnye az a képesség, hogy olyan vevőt tervezzünk, amelyben az áramkörök többet megtervezhetünk egy változatlan frekvenciasávra. Eddig feltételeztük, hogy a vevőkészüléket egy változatlan adó frekvenciára lehet tervezni, de bárki, aki autórádiót használt, meg kell értenie, hogy ez messze nem reális. 

Valójában az RF vevő egyik legismertebb jellemzője, hogy csak egy állomásról (rádióhoz) vagy csak egy csatornáról (televízióhoz) továbbíthatja a felhasználónak az információkat, más szóval, különböző hordozóra hangolható frekvenciákat, és ez a hangolási folyamat lehetővé teszi az átvitt jelek egyikének kiválasztását, és az összes többi figyelmen kívül hagyását.

Ha a hangolható vevő nem használ köztes frekvenciát, az összes nagyfrekvenciás áramkörnek kompatibilisnek kell lennie a lehetséges vivőfrekvenciák teljes tartományával; ez nemkívánatos, mert könnyebb megtervezni azokat a rádiófrekvenciás komponenseket és áramköreket, amelyek a jelfrekvenciák kis tartományára vannak optimalizálva. 

A hangoláshoz több gombra is szükség lenne, mivel a több aláramkört a kiválasztott frekvencia szerint kell beállítani. Egy heterodin vevő először a vett spektrumot a köztes frekvencián középső sávra tolja le, majd a fennmaradó áramkört erre a frekvenciatartományra optimalizálja.

A nagyfrekvenciás feldolgozás minimalizálása
Az IF-alapú vevő architektúra további intuitív előnye a csökkentett összetevők száma, amelyeknek a vett jel magas - néha nagyon magas - frekvenciáján kell működniük. 

Minden nehezebbé válik, amikor a frekvenciák a gigaherc tartományba esnek: a tranzisztorok kevesebb nyereséget kapnak, a passzív alkatrészek egyre inkább különböznek az idealizált alacsony frekvenciájú modellektől, az átviteli vonalhatások egyre hangsúlyosabbá válnak.

Természetesen mindig lesz legalább néhány olyan összetevő, amely kompatibilis a vett vivőfrekvenciával: szükségünk van egy keverőre, amely végrehajtja az RF-ről IF-re történő átalakítást, és a keverőt előtte lehet egy alacsony zajszintű erősítő és egy kép- elutasító szűrő (a kép elutasításának kérdését a következő oldalon tárgyaljuk). De az IF megközelítés lehetővé teszi számunkra, hogy csak a legszükségesebb feldolgozást hajtsuk végre az RF sávban.      

Alsó Q
A szűrés általános követelmény az összes rádiófrekvenciás rendszerben, de egyes helyzetek különösen magas követelményeket támasztanak a szűrőáramkörökkel szemben. Vegye figyelembe a következő forgatókönyvet: A vevőnek ki kell vonnia az információkat egy keskeny sávú RF jelből, amelyet erős zavaró jelek kísérnek, amelyek frekvenciája a kívánt jel spektrumának széle közelében van.
 

 

Sávszélesség-szűrőt használnak ezeknek a zavaró jeleknek az elnyomására, hogy azok ne rontják a demodulált adatokat; ilyen körülmények között azonban nem könnyű megtervezni a hatékony sávszűrőt.

A kérdés a Q tényező, amely megfelel annak, hogy szelektív a sávszűrő. Például:

A nagyfrekvenciás működés és a keskeny sávszélesség kombinációja nagyon magas Q-t igényel, és végül elértünk egy olyan pontot, ahol egyszerűen nem lehetséges kivitelezni a megfelelő szelektivitással rendelkező sávszűrőt. A sávszűrő Q tényezőjét a következőképpen kell meghatározni:

 

Így láthatjuk, hogy a szükséges Q csökkentésének egyszerű módja a középső frekvencia csökkentése, és az IF technikák lehetővé teszik, hogy pontosan ezt tegyük. A jel spektrumának szélessége nem változik, de a középfrekvencia lecsúszik a köztes frekvenciára.

Egyszerűbb kvadratúra-demoduláció
Az előző fejezetből tudjuk, hogy a kvadraturális demoduláció fontos technika a modern RF rendszerekben. A kvadratúra demodulációt és az I / Q jel feldolgozását irányító matematikai kapcsolatok mindig tökéletes 90 ° -os fáziseltolást feltételeznek. 

De a tökéletesség nem valósul meg ilyen könnyen a valós életben, és a kvadratúra áramkör sem kivétel. Az idealizált 90 ° fázistól való eltérés, valamint az I és Q csatornák amplitúdójának eltérése hibákat okoz a demodulált adatokban.

Ez általában a kvadratuális moduláció kérdése lehet; mi a kapcsolat az IF vevőkkel? Kiderült, hogy ezek a hibaforrások jobban megfigyelhetők a nem IF-architektúrákban, mivel az I / Q elválasztás magasabb frekvenciákon történik, és mivel több szeparáció utáni erősítésre és szűrőkomponensre van szükség.

Miért nem konvertál közvetlenül közvetlenül alapsávvá?
Ha egy IF-vevőnek tartalmaznia kell nagyfrekvenciás áramkört az RF-ről IF-re történő frekvenciaátváltás végrehajtásához, miért nem használnánk egyszerűen az alapsáv frekvenciáját egy közbenső frekvencia helyett?

Egy olyan vevőre, amely a jelet az IF helyett az alapsávra továbbítja, közvetlen átalakítás (vagy homodin, vagy nulla-IF) architektúrának nevezzük. A közbenső frekvencia hagyományos előnyei - azaz a modern rádiófrekvencia-rendszerekkel összefüggésben - továbbra is elegendő indokot az IF választására a közvetlen konverziós megközelítés helyett? 

A kérdésre adott válasz kissé összetett, és túlmutat az ezen az oldalon bemutatott témákon. A következő oldalon további részleteket fedezünk fel az IF vevőkészülékekkel kapcsolatban, és megvitatjuk a heterodin és a közvetlen konverzió kérdését.

Összegzésként
* Sok RF rendszer közbülső frekvenciát (IF) tartalmaz, amely alacsonyabb, mint a vivőfrekvencia, és magasabb, mint az alapsáv frekvenciája. Az IF alapú vevőkészülék heterodin vevőként is ismert.

* Az IF használata leegyszerűsíti a hangolható vevőkészülékek tervezését és csökkenti az alkatrészek számát, amelyeknek kompatibilisnek kell lenniük a magas frekvenciákkal.

* Az IF architektúrák egyszerűsítik a sávszűrők tervezését, mivel a csökkent középső frekvencia alacsonyabb Q-tényező követelményt eredményez.

* Az IF-alapú rendszer lehetővé teszi a kvadratúra demoduláció robusztusabb megvalósítását.

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista