एक AM रेडियो केवल वांछित आवृत्ति को कैसे फ़िल्टर करता है?

Question

मैं समझता हूं कि हवा में विद्युत चुम्बकीय तरंगें एंटीना में एक प्रत्यावर्ती धारा को प्रेरित करती हैं। मैं यह भी समझता हूं कि, एक बार जब आप वांछित आवृत्ति प्राप्त करने के लिए सिग्नल को फ़िल्टर करते हैं, तो आप सिग्नल का लिफाफा प्राप्त कर सकते हैं और एक स्पीकर ड्राइव कर सकते हैं।

मुझे समझ में नहीं आता है कि बीच में बिट है, जहां रेडियो एंटीना से संकेत लेता है और वांछित आवृत्ति को फ़िल्टर करता है। कहें कि यह एक बहुत ही सरल रेडियो है जो केवल एक आवृत्ति के बारे में परवाह करता है। क्या आप बता सकते हैं कि इलेक्ट्रॉनिक्स में यह कैसे काम करता है, और यदि आप बहुत कम नमूना डेटा के आधार पर सॉफ्टवेयर में रेडियो लिखने की कोशिश कर रहे हैं तो यह कैसे काम करेगा?

Comments

कृपया "सॉफ़्टवेयर-परिभाषित रेडियो" में जो आप ढूंढ रहे हैं, उसमें अधिक विवरण जोड़ें। यदि आप अभी भी एनालॉग रेडियो स्टेशन प्राप्त करने का मतलब मानते हैं, तो यह एक इलेक्ट्रॉनिक्स प्रश्न की तुलना में अधिक सॉफ्टवेयर सवाल होगा, मूल रूप से कुछ प्रकार के डिजिटल ऑसिलेटर और फिल्टर को नियंत्रित करने वाला सॉफ्टवेयर।

— user3169

@ user3169 मैं प्रश्न को एक ऐसे दायरे में लाने की कोशिश कर रहा हूँ जहाँ मुझे कुछ अंतर्ज्ञान है। एक बार जब यह एक कंप्यूटर और सॉफ्टवेयर की भाषा में होता है, तो मैं इसे समझ सकता हूं। जिन संसाधनों से मैंने उत्तर लिया है, उसे "बैंड पास फ़िल्टर" कहते हैं, शायद कुछ सर्किट आरेख दिखाते हैं जो मेरे लिए अर्थहीन हैं, और इसे उस पर छोड़ दें। मैं यह समझने की कोशिश कर रहा हूं कि कार्यान्वयन विवरण में खो जाने के बजाय वास्तव में क्या हो रहा है। उदाहरण के लिए, क्या यह वाहक आवृत्ति और चरण के साथ एक संकेत उत्पन्न कर रहा है, और फिर उन्हें किसी तरह मिला रहा है? उस तरह की सहज व्याख्या।

— ब्रायन गॉर्डन

आप जिस "संसाधन" को देख रहे हैं, उसे देखे बिना मैं आपकी बात से समझा नहीं सकता। मैं केवल यह बता सकता हूं कि आधुनिक एनालॉग AM रेडियो क्या कर रहे हैं।

— user3169

मैं आपके प्रश्न के सॉफ़्टवेयर भाग पर स्पर्श करना चाहता हूं, क्या आपके पास इस असंगत नमूना डेटा का एक नमूना है जिसे आप पोस्ट कर सकते हैं? या, मेरे जवाब में, क्या मैं कुछ डेटा का एक उदाहरण देता हूं जिनका उपयोग सॉफ्टवेयर रेडियो कार्यान्वयन के लिए किया जा सकता है?

— एमडीमोइरे ३१३

Answer 1

यह एक फिल्टर नामक कुछ का उपयोग करता है। आप सभी प्रकार की अलग-अलग चीज़ों से फ़िल्टर बना सकते हैं।

प्रतिरोधों और कैपेसिटर से बने RC फ़िल्टर शायद समझने में सबसे सरल हैं। मूल रूप से, संधारित्र एक अवरोधक के रूप में कार्य करता है, लेकिन विभिन्न आवृत्तियों पर एक अलग प्रतिरोध के साथ। जब आप एक रोकनेवाला जोड़ते हैं, तो आप एक वोल्टेज विभक्त का निर्माण कर सकते हैं जो आवृत्ति पर निर्भर है। इसे RC फ़िल्टर कहा जाता है। आप एक रोकनेवाला और एक संधारित्र के साथ उच्च पास और कम पास फिल्टर बना सकते हैं। एक कम पास फ़िल्टर को कम आवृत्तियों को पारित करने और उच्च आवृत्तियों को अवरुद्ध करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जबकि एक उच्च पास फ़िल्टर विपरीत करता है। उच्च पास के साथ श्रृंखला में एक कम पास एक बैंडपास बनाता है, जो कुछ सीमा के भीतर आवृत्तियों को पारित करता है और अन्य आवृत्तियों को अवरुद्ध करता है। ध्यान दें कि RC फ़िल्टर (और उस चीज़ के लिए अधिकांश फ़िल्टर) का संचालन स्रोत और लोड प्रतिबाधा पर निर्भर करेगा।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

फिल्टर को अन्य घटकों के साथ भी बनाया जा सकता है, जैसे कि प्रेरक। Inductors भी प्रतिरोधों की तरह काम करते हैं, लेकिन वे कैपेसिटर के रूप में विपरीत दिशा में बदलते हैं। कम आवृत्तियों पर, एक प्रारंभ करनेवाला एक छोटा सा दिखता है जबकि एक संधारित्र एक खुले जैसा दिखता है। उच्च आवृत्तियों पर, एक प्रारंभ करनेवाला एक खुले की तरह दिखता है जबकि एक संधारित्र एक शॉर्ट की तरह दिखता है। एलसी फिल्टर एक प्रकार का फिल्टर है जो इंडक्टर्स और कैपेसिटर के साथ बनाया जाता है। यह संभव नहीं है कि एक तेज नियंत्रण रेखा फ़िल्टर बनाया जाए जो जल्दी से कट जाए और एक चर संधारित्र के साथ ट्यून करना आसान हो। यह सामान्य रूप से क्रिस्टल रेडियो जैसे साधारण रेडियो के लिए किया जाता है।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें}

आप किसी भी चीज़ से बैंडपास फ़िल्टर बना सकते हैं जिसमें एक गुंजयमान आवृत्ति होती है। एक संधारित्र और श्रृंखला में या समानांतर रूप में एक गुंजयमान टैंक सर्किट है जो एक बैंडपास या बैंडस्टॉप फिल्टर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, यह ठीक है कि आप इसे कैसे हुक करते हैं, इस पर निर्भर करता है। ऐन्टेना भी एक बैंडपास फ़िल्टर है - यह केवल आवृत्तियों को अच्छी तरह से प्राप्त करेगा जो एंटीना के आकार के आसपास तरंग दैर्ध्य है। बहुत बड़ा या बहुत छोटा और यह काम नहीं करेगा। गुहाओं को फिल्टर के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है - एक सील धातु के बॉक्स में विभिन्न स्टैंडिंग तरंग मोड होते हैं, और इनका उपयोग फिल्टर के रूप में उपयोग करने के लिए किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉनिक तरंगों को अन्य तरंगों में भी परिवर्तित किया जा सकता है, जैसे कि ध्वनिक तरंगें, और फ़िल्टर्ड। SAW (सतह ध्वनिक तरंग) फिल्टर और क्रिस्टल फिल्टर दोनों यांत्रिक अनुनाद द्वारा काम करते हैं और सर्किट के साथ इंटरफ़ेस करने के लिए पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते हैं। परावर्तनों और विनाशकारी व्यवधानों के परिणामस्वरूप, उनके अंतर्निहित प्रेरण और समाई का शोषण करने के साथ-साथ प्रतिबिंबों के परिणामस्वरूप होने वाले संचरण लाइनों से फिल्टर का निर्माण करना भी संभव है। मैंने कई सारे माइक्रोवेव बैंड फिल्टर देखे हैं जो एक पीसीबी पर मुद्रित तांबे के आकार के टुकड़े से बने होते हैं। इन्हें कहा जाता हैवितरित तत्व फिल्टर । संयोग से, इनमें से अधिकांश फ़िल्टर एलसी या आरएलसी सर्किट के रूप में बनाए जा सकते हैं।

अब, एक सॉफ्टवेयर परिभाषित रेडियो पूरी तरह से एक अलग जानवर है। जब से आप डिजिटल डेटा के साथ काम कर रहे हैं, आप समस्या पर कुछ प्रतिरोधों और कैपेसिटर को फेंक नहीं सकते हैं। इसके बजाय, आप कुछ मानक फ़िल्टर टोपोलॉजी जैसे FIR या IIR का उपयोग कर सकते हैं। ये मल्टीप्लायरों और योजक के एक झरने से निर्मित हैं। मूल विचार आपके द्वारा आवश्यक फ़िल्टर का टाइम-डोमेन प्रतिनिधित्व बनाना है, और फिर डेटा के साथ इस फ़िल्टर को हल करना है। परिणाम फ़िल्टर किए गए डेटा है। कम पास और बैंडपास एफआईआर फिल्टर का निर्माण संभव है।

आवृत्ति रूपांतरण के साथ फ़िल्टरिंग हाथ से चली जाती है। एक पैरामीटर है जिसे आप Q नामक सभी जगह देखेंगे। यह गुणवत्ता कारक है। बैंडपास फिल्टर के लिए, यह बैंडविड्थ और केंद्र आवृत्ति से संबंधित है। यदि आप 1 गीगाहर्ट्ज़ पर 100 हर्ट्ज चौड़ा फ़िल्टर बनाना चाहते हैं, तो आपको एक खगोलीय रूप से उच्च क्यू के साथ एक फिल्टर की आवश्यकता होगी। इसलिए इसके बजाय, आप जो करते हैं वह कम क्यू (विस्तृत) फिल्टर के साथ फ़िल्टर होता है, डाउन फ्रिक्वेंसी से कम आवृत्ति पर, और फिर किसी अन्य क्यू फिल्टर से फ़िल्टर होता है। हालाँकि, यदि आप 1 गीगाहर्ट्ज में परिवर्तित करते हैं, तो कहते हैं, 10 मेगाहर्ट्ज, एक 100 हर्ट्ज फ़िल्टर में अधिक उचित क्यू है। यह अक्सर रेडियो में किया जाता है, और संभवतः एक से अधिक आवृत्ति रूपांतरण के साथ। साथ ही,

डिजिटल फ़िल्टर के मामले में, फ़िल्टर जितना लंबा होगा, Q जितना अधिक होगा और फ़िल्टर उतना ही अधिक चयनात्मक हो जाएगा। यहाँ एक एफआईआर बैंडपास फ़िल्टर का उदाहरण दिया गया है:

शीर्ष वक्र फिल्टर की आवृत्ति प्रतिक्रिया है और नीचे वक्र फिल्टर गुणांक का एक भूखंड है। आप इस प्रकार के फ़िल्टर के बारे में सोच सकते हैं जो मिलान आकृतियों के लिए खोज करते हैं। फ़िल्टर गुणांक में विशिष्ट आवृत्ति घटक होते हैं। जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रतिक्रिया थोड़ा सा दोलन करती है। विचार यह है कि यह दोलन इनपुट तरंग के साथ मेल खाएगा। उत्पादन और आवृत्ति घटकों में निकटता से मेल खाने वाली आवृत्ति घटक रद्द नहीं होंगे। एक समय में इनपुट संकेत एक नमूने के साथ फिल्टर गुणांक को स्लाइड करके एक सिग्नल को फ़िल्टर किया जाता है, और प्रत्येक पर इसी सिग्नल के नमूने और फ़िल्टर गुणांक को गुणा और अभिव्यक्त किया जाता है। यह मूल रूप से सिग्नल घटकों से औसत रूप से समाप्त होता है जो फ़िल्टर से मेल नहीं खाते हैं।

$$\cos(A)\cos(B) = \frac{1}{2}(\cos(A+B)+\cos(A-B))$$

Comments

Basically, the capacitor acts as a resistor, but with a different resistance at different frequencies. When you add a resistor, you can build a voltage divider that is frequency dependent.अकेले उस के लिए +1। 4 साल का ईई छात्र, और कुछ हद तक आरामदायक डब्ल्यू / फिल्टर, और यह सबसे सरल और सबसे प्रभावी परिभाषा है जिसे मैंने आरसी फिल्टर का वर्णन करने के लिए सुना है। क्या ओपी जानता है कि एक वोल्टेज विभक्त क्या है, हालांकि एक अलग कहानी है :)

— एमडीमोइर 313

मैंने तल पर मिश्रण का उल्लेख किया है, लेकिन मुझे लगता है कि मैं कुछ और विवरण दे सकता हूं।

— alex.forencich

क्षमा करें, उस दूर तक नहीं पढ़ा, +1।

— मैट यंग

डिजिटल फिल्टर का वह वर्णन मेरे दिमाग को उड़ा रहा है। यह केवल आवृत्ति घटकों की पहचान कर सकता है, है ना? तो यह इस तथ्य का शोषण है कि मानव कान वास्तव में चरण में अंतर नहीं बता सकते हैं? अगर यह सच है, तो यही वह शॉर्टकट है जिसकी मुझे तलाश थी।

— ब्रायन गॉर्डन

अच्छी तरह की। चरण को कम या ज्यादा, पासबैंड में संरक्षित किया गया है, लेकिन आपको एक चरण शिफ्ट मिलेगा क्योंकि फ़िल्टर प्रतिक्रिया कट जाती है। यह विचार है कि इनपुट सिग्नल में घटक उन फ़्रीक्वेंसी के साथ होते हैं जो फ़िल्टर में उन से मेल खाते हैं, उन्हें आयाम और चरण दोनों में न्यूनतम संशोधन के माध्यम से पारित किया जाएगा, जबकि पासबैंड के बाहर गिरने वाले घटकों को अटेंड / ब्लॉक किया जाएगा।

— alex.forencich

Answer 2

यह एक Heterodyne ट्यूनिंग सिस्टम का उपयोग करके किया जाता है। उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि आप किसी स्टेशन में 1200kHZ में ट्यून करना चाहते हैं। आपने अपनी ट्यूनिंग डायल को "1200" पर सेट किया है, जो 745kHz की आवृत्ति उत्पन्न करने के लिए एक स्थानीय थरथरानवाला सेट करता है। जब आप उन्हें मिलाते हैं, तो परिणामस्वरूप आवृत्तियों में से एक अंतर होता है (फ्रीक। आप ट्यून करना चाहते हैं - 745kHz)।

अगला चरण 455kHz पर तैयार एक संकीर्ण बैंड एम्पलीफायर है। अब 455kHZ पर क्या है 455 + 745 या 1200kHZ इनकमिंग, जिस स्टेशन को आप प्राप्त करना चाहते थे। यह (455 किलोहर्ट्ज़) प्रवर्धित और पहचाना जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उस स्टेशन के लिए ऑडियो सुनाई देता है।
अन्य आवृत्तियों अभी भी प्राप्त कर रहे हैं, निश्चित रूप से। लेकिन उनकी परिणामस्वरूप आवृत्ति 455kHz से भिन्न होगी, इसलिए उन्हें प्रवर्धित नहीं किया जाएगा।

455kHZ मध्यवर्ती आवृत्ति (अमेरिका में) का उपयोग करने का निर्णय लिया गया क्योंकि यह मानक AM बैंड (535kHZ से 1610kHz) के नीचे था, इसलिए आपके द्वारा प्राप्त किसी भी स्टेशन के साथ कोई हस्तक्षेप नहीं होगा।

यह एनालॉग रेडियो सिग्नल रिसेप्शन के लिए है। अतिरिक्त जानकारी के लिए, आप हेट्रोडाइन की जांच कर सकते हैं , इंटरमीडिएट आवृत्ति में रूपांतरण क्यों? और मध्यवर्ती आवृत्ति ।

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यह बहुत ही सरल क्रिस्टल रेडियो के लिए सच नहीं है।

— alex.forencich

वास्तव में सरल क्रिस्टल सेट और सुपरहेट की जटिलता के बीच कई संभावित कॉन्फ़िगरेशन हैं; हालाँकि मैं समझता हूँ कि उत्तरार्द्ध आधुनिक वाणिज्यिक डिजाइनों में बहुत बार उपयोग किया जाता है।

— पीटर

Answer 3

एक रेडियो के एंटीना को समान रूप से कई सिग्नल प्राप्त होंगे। हम जो चाहते हैं वह अन्य स्टेशनों को फ़िल्टर करने के लिए है, और केवल उस स्टेशन के सिग्नल की अनुमति दें जिसे हम देखते हैं। जिस तरह से यह शुरू किया गया था वह एक प्रारंभ करनेवाला और एक चर संधारित्र दोनों का उपयोग करना था। कुछ आवृत्ति पर, आगमनात्मक अभिक्रिया कैपेसिटिव रिएक्शन, Xl = Xc के बराबर होगी, जो उस सिग्नल को कम से कम प्रतिबाधा देता है। उस सिग्नल को तब रेडियो में शेष सर्किटरी द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, जबकि अन्य आवृत्तियों को दबा दिया जाता है क्योंकि वे उस गुंजयमान आवृत्ति पर नहीं होते हैं। जब तक फ़िल्टर का क्यू पर्याप्त होता है, आप अन्य स्टेशनों को प्रवर्धित होने से समाप्त कर सकते हैं। ब्याज के अलावा, यह आगमनात्मक / कैपेसिटिव सर्किट ऑसिलेटर्स के सही अर्थों में दोलन करता है ... जिसका अर्थ है कि इसका लाभ 1 से ऊपर है और यह एक करंट द्वारा संचालित होता है।

Answer 4

मेरी राय में AMPLITUDE MODULATED लहर (वाहक तरंग और डेटा (आवाज) युक्त) को मध्यवर्ती आवृत्ति के साथ मिलाया जाता है जो 180 डिग्री तक चरण से बाहर होती है, इस प्रकार (आवाज) जानकारी को संशोधित करती है। एसी थ्योरी में याद रखें। चरण घटाना और तरंगों inphase जोड़? एक ही विचार यहाँ।

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मध्यवर्ती आवृत्ति कुछ के साथ मिश्रित नहीं होती है। यह आरएफ आवृत्ति और थरथरानवाला आवृत्ति मिश्रण का परिणाम है। दो अलग-अलग आवृत्तियों के सापेक्ष चरण के बारे में बात करना पूरी तरह से व्यर्थ है।

— user207421

जब तक आप IF पर सिंक्रोनस डिटेक्शन का उपयोग नहीं कर रहे हैं, उस स्थिति में एक सिंक्रोनस / रेफरेंस ऑसिलेटर को IF सिग्नल के साथ मिलाया जाता है।

— डेविड