इंटरमीडिएट आवृत्ति में रूपांतरण क्यों?


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विभिन्न संचार प्रणालियों के बारे में अध्ययन करते समय (सुपरथेरोडाइन रिसीवर और टेलीविजन रिसीवर, कुछ का नाम देने के लिए) मैं अक्सर उन ब्लॉकों में आता हूं जो आरएफ सिग्नल को इंटरमीडिएट फ्रीक्वेंसी (आईएफ) सिग्नल में बदलते हैं। इस रूपांतरण की आवश्यकता क्या है? क्या RF संकेतों को सीधे IF संकेतों में परिवर्तित किए बिना संसाधित नहीं किया जा सकता है?

मैंने इस प्रश्न का उल्लेख किया है , लेकिन इसका उत्तर आईएफ रूपांतरण की आवश्यकता के बारे में नहीं समझा।


यह एक उत्तर नहीं है, लेकिन ध्यान दें कि कुछ रिसीवर विभिन्न आवृत्तियों पर कई IF चरणों का उपयोग करते हैं।
बजे एक CVn

जवाबों:


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यह उत्तर एएम और एफएम जैसे रेडियो रिसीवर पर केंद्रित है।

यदि आप केवल एक स्टेशन से एक संकेत प्राप्त करने में रुचि रखते हैं, तो आपको मध्यवर्ती आवृत्ति का उपयोग करने या उपयोग करने की आवश्यकता नहीं हो सकती है। आप अपने रिसीवर को केवल उस आवृत्ति में ट्यून करने के लिए बना सकते हैं - ट्यूनिंग को तेज करने की आवश्यकता है - आपको उन सभी संभावित अन्य स्रोतों को अस्वीकार करने की आवश्यकता है जो आपके इच्छित सिग्नल को प्रदूषित कर सकते हैं।

यह बैंड पास फिल्टर के एक समूह द्वारा किया जाता है, जो एक साथ एक पासबैंड होता है, जो आपके द्वारा प्राप्त सिग्नल के साथ सामना करने के लिए पर्याप्त विस्तृत होता है लेकिन इतना व्यापक नहीं होता कि यह दूसरों को अंदर जाने देता है।

अब आप 2 स्टेशनों में ट्यून करना चाहते हैं - आपको एक नए स्टेशन के साथ मेल खाने के लिए इस सभी फ़िल्टरिंग को फिर से संरेखित करना होगा। ऐतिहासिक रूप से रेडियो सरल थे और ट्यून बैंड पास फिल्टर के एक झुंड को एक नए केंद्र आवृत्ति पर स्थानांतरित करना कठिन होगा।

फिक्स्ड बैंड-पास फिल्टरों का एक समूह होना बहुत आसान था, जो कि डायल को ट्यून करने के बजाय सभी अवांछित चैनल के अधिकांश हिस्से को संरेखित करने की कोशिश करता था।

इस प्रकार सुपर-हेटेरोडोन रिसीवर्स की कल्पना की गई थी। कई रेडियो स्टेशनों की आने वाली व्यापक रेंज एक थरथरानवाला के साथ "मिश्रित" थी जो बस एक डायल के साथ ट्यून की जा सकती है - यह उत्पादित राशि और अंतर आवृत्तियों और आमतौर पर अंतर आवृत्ति नई "वांछित" आवृत्ति बन गई। तो एफएम (88MHz से 108MHz) के लिए, IF आवृत्ति बन गई 10.7MHz और थरथरानवाला होगा (आमतौर पर) 88MHz संकेतों को ट्यूनिंग के लिए 98.7MHz पर और 108MHz संकेतों को ट्यूनिंग के लिए 118.7MHz पर।

मुझे इस पर मत लटकाओ - यह समान रूप से 77.3MHz पर हो सकता है जो 97.3MHz तक बढ़ सकता है और अंतर आवृत्तियों के समान सेट का उत्पादन कर सकता है। हो सकता है कि कोई मेरे उत्तर को संशोधित कर सकता है या मुझे इस पर सलाह दे सकता है।

हालांकि यह एक छोटी बात है क्योंकि बिंदु यह है कि एक बार जब आप आने वाले सिग्नल की वाहक आवृत्ति में हेरफेर करने में सक्षम थे, तो आप डिमॉड्यूलेट करने से पहले बैंड-पास फ़िल्टर के एक कसकर तय किए गए सेट के माध्यम से परिणाम फ़ीड कर सकते हैं।

VHF FM बैंड के बारे में थोड़ी और जानकारी

यह 88MHz से 108MHz तक चला जाता है और इसमें IF है जो इसे कवर करने वाली आधी आवृत्ति रेंज की तुलना में थोड़ा बड़ा (10.7MHz) है । एक समझदार कारण है - अगर थरथरानवाला 88MHz (यानी ऑक्स = 98.7 मेगाहर्ट्ज) लेने के लिए बिल्कुल तैयार किया गया था, तो यह अंतर आवृत्ति जो 108MHz पर बैंड के ऊपर से उत्पन्न होता है, वह 9.3MHz होगा और यह सिर्फ बैंड के बाहर होगा ट्यूनिंग 10.7 मेगाहर्ट्ज पर केंद्रित है और इसलिए "अस्वीकृत" है।

बेशक अगर कोई FM बैंड के ठीक बाहर ट्रांसमिट करने लगे तो आप इसे उठा सकते हैं लेकिन मेरा मानना ​​है कि कानून इसे रोकता है।


इस प्रश्न में हाल की गतिविधि के बाद मुझे याद आया कि मध्यवर्ती आवृत्ति का उपयोग करने का एक और वैध कारण है। विचार करें कि ऐन्टेना से संकेत 1 यूवी आरएमएस के क्रम में हो सकता है और फिर विचार करें कि आप शायद चाहते हैं कि रेडियो सर्किट इसे 1V आरएमएस (डेम लहराते हुए हाथ) की तरह कुछ बढ़ाए। खैर, यह 1 मिलियन या 120 डीबी का लाभ है और, चाहे आप कितना भी कठिन प्रयास करें, 120 डीबी के लाभ के साथ एक सर्किट बोर्ड होना फीडबैक आपदा के लिए एक नुस्खा है अर्थात यह दोलन करेगा और एक "चिकित्सा" में बदल जाएगा।

क्या एक IF मिलता है आप सिग्नल श्रृंखला में एक विराम है जो दोलन को रोकता है। तो, आपके पास आरएफ डीबी के 60 डीबी हो सकते हैं और फिर आईएफ में बदल सकते हैं और आईएफ लाभ के 60 डीबी हो सकते हैं - श्रृंखला के अंत में संकेत अब एंटीना पर क्या होता है के साथ संगत आवृत्ति नहीं है और इसलिए, कोई चिकित्सीय प्रभाव नहीं है !

कुछ रेडियो में दो मध्यवर्ती आवृत्तियाँ हो सकती हैं - केवल इस कारण से कि आप RF लाभ को 40 dB तक कम कर सकते हैं और प्रत्येक IF चरण में 40 dB और NO का लाभ हो सकता है।


आईएफ आधे फ्रीक्वेंसी रेंज से थोड़ा बड़ा होता है , जो इसे कवर करता है, और यह बैंड के अंदर की इमेज बनाने से बचने के लिए है। आपके द्वारा संदर्भित संगीत वाद्ययंत्र का नाम 'थेरेमिन' है।
user207421

@ ईजेपी आपको धन्यवाद देता है और हां, आईएफ को आधे से अधिक बड़ा होना पड़ता है - मूर्खतापूर्ण मुझे!
एंडी उर्फ

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मैंने एक ट्रांजिस्टर-रेडियो डिज़ाइन देखा है जो आरएफ को बढ़ाना, ऑडियो को फ़िल्टर करने, उसे डीमॉड्यूलेट करने, उस सिग्नल को वापस इनपुट में इंजेक्ट करने और उसी ट्रांजिस्टर को फिर से ऑडियो के रूप में उपयोग करने के लिए एक दो ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है; मुझे आश्चर्य है कि अगर एक सुपरहीटरोडाइन रिसीवर तीन बार एक ही प्रवर्धन चरण का उपयोग कर सकता है?
सुपरकैट

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IF रिसीवर को अधिक किफायती और उच्च गुणवत्ता दोनों बनाता है। आरएफ भागों बनाने और उपयोग करने के लिए पेचीदा हैं, और आवारा समाई, अधिष्ठापन, शोर, ग्राउंड लूप और हस्तक्षेप की समस्याओं के साथ सर्किटरी अधिक घेरते हैं। अधिक तो आवृत्ति अधिक है। लेकिन हमारे पास RF फ्रंट एंड होना चाहिए क्योंकि ऐन्टेना कनेक्शन पर सिग्नल कुछ भी करने के लिए बहुत कमजोर है, लेकिन इसे बढ़ाएँ। आवश्यक लेकिन महंगा, डिजाइनर आरएफ सर्किटरी की मात्रा को कम करना चाहते हैं।

OTOH, हम अच्छी चयनात्मकता चाहते हैं। प्रसारणों को बैंडविड्थ आवंटित किया जाता है, और कई ट्रांसमीटरों को दबाव में रखा जाता है कि आवृत्ति में एक दूसरे के बगल में एक साथ निचोड़ा जाए। हम वांछित आवृत्ति के लिए एक फ्लैट पासबैंड चाहते हैं, और इसके बाहर आवृत्तियों का पूरा रुकावट है। पूर्णता असंभव है लेकिन "अच्छे पर्याप्त" फ़िल्टर के लिए ट्रेडऑफ़ बनाया जा सकता है। यह उन्नत फ़िल्टर डिज़ाइन लेता है, न कि केवल एक सादा LC ट्यून सर्किट। हालांकि यह आरएफ में किया जा सकता है, सिद्धांत रूप में, व्यवहार में यह मुश्किल और महंगा होगा, और तापमान परिवर्तन और उम्र बढ़ने के खिलाफ स्थिर बनाने के लिए कठिन होगा।

हम कम आवृत्तियों पर जटिल प्रतिक्रिया आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बेहतर फिल्टर बना सकते हैं, जैसे कि एमएचजेड, या उप-मेगाहर्ट्ज के दसियों। कम आवृत्ति, एक आयत प्रतिक्रिया समारोह फिल्टर के लिए एक सभ्य सन्निकटन डिजाइन करना आसान है। स्थानीय-थरथरानवाला और मिक्सर - डाउन-कन्वर्टर को बनाने वाला निकला - अपेक्षाकृत आसान और किफायती है। कुल मिलाकर यह प्रणाली न्यूनतम आरएफ फ्रंट एंड एम्पलीफायरों, एक डाउन कन्वर्टर, और एक शानदार गोमांस के साथ सबसे किफायती है जो सभी फैंसी फ़िल्टरिंग कर रहा है।

मुख्य पाठ बिंदु हैं: * उच्च आवृत्ति, जितना अधिक महंगा और परेशानी यह है। * विस्तृत फिल्टर आवश्यकताओं (प्राथमिक ट्यून सर्किट से परे कुछ भी) कम आवृत्तियों पर सबसे अच्छा किया जाता है

मुझे यह दिलचस्प लगता है कि यह डिजाइन रणनीति कई अलग-अलग प्रणालियों के लिए दशकों से चली आ रही है जो बेतहाशा अलग-अलग तकनीकों का उपयोग करती है। 1930 के दशक -1940 के दशक में लकड़ी के फर्नीचर की तरह दिखने वाले पुराने वैक्यूम ट्यूब रेडियो, 1960 के दशक में ट्रांजिस्टर रेडियो, आज छोटे सेल फोन और ब्लूटूथ डिवाइस, विशालकाय रेडियो खगोल विज्ञान दूरबीन, अंतरिक्ष यान टेलीमेट्री और बहुत कुछ।


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मूल रूप से यह एक संकीर्ण बैंडविड्थ के साथ डिमोड्यूलेशन सर्किट को बहुत संवेदनशील बनाने की अनुमति देता है।

अगर डिमॉड्यूलेशन सर्किट को वाइडबैंड होना चाहिए (जैसे, एफएम के लिए 88-108 मेगाहर्ट्ज से किसी भी आवृत्ति के लिए काम करने में सक्षम), तो पूरे आवृत्ति रेंज में एक फ्लैट प्रतिक्रिया रखना मुश्किल होगा। इसके बजाय, ट्यूनर वाइडबैंड है और फिर सिंगल इंटरमीडिएट फ़्रीक्वेंसी में बीट (विषम) किया जाता है और एक बहुत ही अनुकूलित डेमोडेशन सर्किट को भेजा जाता है।


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प्रारंभिक रेडियो ने ट्यून आरएफ चरणों का उपयोग कमजोर रेडियो संकेतों को एक बिंदु पर बढ़ाने के लिए किया था जो एक एएम "डिटेक्टर" उन्हें ऑडियो में वापस बदल सकता है। ये TRF रेडियो एक चरण से लेकर 12 चरणों तक कहीं भी होंगे। अधिक चरण, कमजोर संकेतों के लिए बेहतर स्वागत और बेहतर छवि अस्वीकृति (आस-पास की आवृत्तियों की अस्वीकृति)। यह तब अच्छी तरह से काम किया जब केवल कुछ रेडियो स्टेशन थे, लेकिन अच्छी तरह से काम नहीं किया जब अधिक स्टेशनों ने एयरवेव्स को भीड़ देना शुरू कर दिया।

टीआरएफ रेडियो एक ट्यून किए गए सर्किट का उपयोग करता है जिसका क्यू प्रत्येक चरण के लिए सेट किया जाता है ताकि ऑडियो बैंडविड्थ के सभी आवृत्तियों को पारित करने के लिए उपयोग किया जा सके और सिग्नल को बढ़ावा देने के लिए थोड़ा प्रवर्धन हो। इसमें कुछ कमियां थीं जैसा कि अन्य लोगों ने बताया है और कुछ में वे चूक गए। यदि चरण बहुत अधिक लाभ में थे तो वे दोलन शुरू कर सकते हैं और रेडियो काम करना बंद कर देता है। गैंगेड वैरिएबल कैपेसिटर के साथ भी, आवृत्ति पर बने रहने के लिए सभी चरणों को प्राप्त करना कठिन था इसलिए सिग्नल को "ट्रिमिंग" करने के लिए कुछ चरणों या सभी चरणों में प्रावधान किए गए थे। यही कारण है कि जिन तस्वीरों को आप शुरुआती रेडियो सेट में देखते हैं, उनमें बहुत सारे नॉब्स थे। काफी कुछ "ट्रिमर" चर कैपेसिटर के लिए थे और अन्य लोग फीडबैक को रोकने के लिए सेट करने के लिए ट्यूब पूर्वाग्रह समायोजन थे। यह, जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं,

यह 19 वीं शताब्दी के मोड़ से पहले ज्ञात था कि यदि दो ऑसिलेटर एक-दूसरे के पास होते हैं, तो वे एक-दूसरे के खिलाफ "हरा" करते हैं और एक ही संकेत देते हैं जैसे एक ही पिच पर दो बांसुरी के मामले में। 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में इसका कई दिलचस्प तरीकों से शोषण किया गया था। पहला उपयोग एक बेसबैंड सीडब्ल्यू डिटेक्टर में था जिसने बैराटर और अन्य जटिल डिटेक्टर उपकरणों की तुलना में अधिक स्पष्ट रूप से श्रव्य ध्वनि में रेडियो सिग्नल को परिवर्तित किया। थेरेमिन दो ऑसिलेटर्स की विषमता का उपयोग करता है जहां एक की ट्यूनिंग कैपेसिटेंस एक छोटी प्लेट या तार और उपयोगकर्ताओं के हाथों से आपूर्ति की जाती है।

अमेरिका में मेजर आर्मस्ट्रांग और यूरोप में कुछ अन्य लोगों ने डब्ल्यूडब्ल्यूआई के दौरान महसूस किया कि यह एक रिसीवर बनाने के लिए शोषण किया जा सकता है जिसमें कुछ बहुत ही उच्च लाभ चरण और बहुत सरल ट्यूनिंग फिल्टर थे। मिक्सर चरण आने वाली RF को ले जाएगा, इसे स्थानीय थरथरानवाला के खिलाफ हेट्रोडाइन कर देगा और मिक्सर चरण के अरेखीय व्यवहार के कारण एक योग और एक अंतर आवृत्ति दोनों पैदा करेगा। आमतौर पर यह अंतर आवृत्ति थी जो कि उपयोग किए गए आरएफ या ऑसिलेटर से कम थी। 1MHz पर, LO 1.455MHz के लिए सेट किया गया है और 455KHz (अंतर) पर एक संकेत और 1.91MHz (योग) का उत्पादन किया जाता है।

कई ट्यून किए गए चरणों के बजाय जिनका लाभ दोलन को रोकने के लिए अनुकूल था, क्योंकि उनके इनपुट और आउटपुट फ्रिक्वेंसी सभी समान थे, आरएफ के लिए एक या दो उच्च लाभ चरणों का पालन एक या एक से अधिक सावधानी से तैयार किए गए चरणों में किया जा सकता है, जो एक अलग निश्चित आवृत्ति पर काम कर रहे हैं। समायोजित करने की आवश्यकता नहीं थी।

कई सेक्शनिंग ट्यूनिंग कैपेसिटर से जो बहुत महंगे थे और उत्पादन करने के लिए आपको केवल दो या तीन सेक्शनों की आवश्यकता थी जो कि बहुत छोटा खर्च बन जाता है। यह भी ट्यून करने के लिए आसान था क्योंकि आईएफ 455KHz पर होने की चयनात्मकता का मतलब था कि प्रसारण बैंड 540KHz से 1650KHz के बाद से उस आवृत्ति पर कोई रेडियो स्टेशन मौजूद नहीं होगा।

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