FMUSER Truyền video và âm thanh không dây dễ dàng hơn!
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> Người Afrikaans
sq.fmuser.org -> Tiếng Albania
ar.fmuser.org -> tiếng Ả Rập
hy.fmuser.org -> Armenia
az.fmuser.org -> Azerbaijan
eu.fmuser.org -> Basque
be.fmuser.org -> Tiếng Belarus
bg.fmuser.org -> Tiếng Bulgaria
ca.fmuser.org -> Catalan
zh-CN.fmuser.org -> Tiếng Trung (Giản thể)
zh-TW.fmuser.org -> Trung Quốc (truyền thống)
hr.fmuser.org -> Tiếng Croatia
cs.fmuser.org -> Tiếng Séc
da.fmuser.org -> Đan Mạch
nl.fmuser.org -> Hà Lan
et.fmuser.org -> Tiếng Estonia
tl.fmuser.org -> Phi Luật Tân
fi.fmuser.org -> Phần Lan
fr.fmuser.org -> Pháp
gl.fmuser.org -> Galicia
ka.fmuser.org -> tiếng Georgia
de.fmuser.org -> Đức
el.fmuser.org -> Hy Lạp
ht.fmuser.org -> Tiếng Creole của Haiti
iw.fmuser.org -> Tiếng Do Thái
hi.fmuser.org -> Tiếng Hindi
hu.fmuser.org -> Hungary
is.fmuser.org -> tiếng Iceland
id.fmuser.org -> tiếng Indonesia
ga.fmuser.org -> Ailen
it.fmuser.org -> Ý
ja.fmuser.org -> Nhật Bản
ko.fmuser.org -> Hàn Quốc
lv.fmuser.org -> Tiếng Latvia
lt.fmuser.org -> Tiếng Litva
mk.fmuser.org -> Người Macedonian
ms.fmuser.org -> Mã Lai
mt.fmuser.org -> Maltese
no.fmuser.org -> Na Uy
fa.fmuser.org -> tiếng Ba Tư
pl.fmuser.org -> Tiếng Ba Lan
pt.fmuser.org -> tiếng Bồ Đào Nha
ro.fmuser.org -> Rumani
ru.fmuser.org -> tiếng Nga
sr.fmuser.org -> Tiếng Serbia
sk.fmuser.org -> Tiếng Slovak
sl.fmuser.org -> Tiếng Slovenia
es.fmuser.org -> tiếng Tây Ban Nha
sw.fmuser.org -> Tiếng Swahili
sv.fmuser.org -> Thụy Điển
th.fmuser.org -> Thái
tr.fmuser.org -> Thổ Nhĩ Kỳ
uk.fmuser.org -> Tiếng Ukraina
ur.fmuser.org -> Tiếng Urdu
vi.fmuser.org -> Tiếng việt
cy.fmuser.org -> tiếng Wales
yi.fmuser.org -> Yiddish
Đài điều chế tần số (FM) đã được sử dụng để phát sóng giọng nói và âm nhạc có độ trung thực cao trong nhiều năm. Nó có thể cung cấp chất lượng âm thanh tuyệt vời, tín hiệu mạnh mẽ và khả năng chống ồn. Gần đây, đài FM ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị nghe nhạc cá nhân và di động. Tuy nhiên, phương pháp thiết kế FM truyền thống yêu cầu ăng-ten rất dài, chẳng hạn như tai nghe có dây, điều này hạn chế nhiều người dùng không có tai nghe có dây. Ngoài ra, với sự phổ biến liên tục của các mô hình sử dụng không dây trong các thiết bị di động, nhiều người dùng có thể hưởng lợi từ đài FM không dây sử dụng các loại ăng-ten FM khác, đồng thời có thể sử dụng tai nghe hoặc loa không dây để nghe âm thanh.
Bài viết này sẽ giới thiệu giải pháp thu sóng FM tích hợp hoặc nhúng ăng-ten bên trong thiết bị di động, biến cáp tai nghe thành một tùy chọn. Chúng tôi bắt đầu với việc tối đa hóa độ nhạy thu, sau đó giới thiệu các phương pháp để tối đa hóa độ nhạy, bao gồm tối đa hóa hiệu quả của tần số cộng hưởng, tối đa hóa kích thước ăng-ten và sử dụng mạng kết hợp có thể điều chỉnh để tối đa hóa hiệu quả của toàn bộ băng thông FM. Cuối cùng, bài viết này sẽ đưa ra phương pháp thực hiện của mạng kết hợp có thể điều chỉnh được.
Độ nhạy tối đa
Độ nhạy có thể được định nghĩa là tín hiệu nhỏ nhất mà hệ thống thu FM có thể nhận được trong khi đạt được một mức tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) nhất định. Đây là một thông số quan trọng về hiệu suất của hệ thống thu FM, liên quan đến tín hiệu và nhiễu. Chỉ báo cường độ tín hiệu đã nhận (RSSI) chỉ cho biết cường độ tín hiệu RF tại một điểm tần số điều chỉnh cụ thể. Nó không cung cấp bất kỳ thông tin nào về tiếng ồn hoặc chất lượng tín hiệu. Khi so sánh hiệu suất của máy thu dưới các ăng-ten khác nhau, tỷ lệ tín hiệu âm thanh trên nhiễu (SNR) có thể là một tham số tốt hơn. Do đó, việc tối đa hóa SNR để mang lại trải nghiệm âm thanh chất lượng cao cho người nghe là rất quan trọng.
Anten là cầu nối giữa mạch tần số vô tuyến và sóng điện từ. Đối với việc thu sóng FM, ăng ten là một bộ chuyển đổi chuyển đổi năng lượng từ sóng điện từ thành điện áp có thể được sử dụng bởi các mạch điện tử (chẳng hạn như bộ khuếch đại tiếng ồn thấp (LNA)). Độ nhạy của hệ thống thu FM liên quan trực tiếp đến điện áp nhận được bởi LNA bên trong. Để tối đa hóa độ nhạy, điện áp này phải được tăng lên nhiều nhất có thể. Có nhiều loại ăng-ten khác nhau trên thị trường, bao gồm tai nghe, roi ngắn, vòng lặp và ăng-ten chip, nhưng tất cả các ăng-ten đều có thể được phân tích bằng các mạch tương đương. Hình 1 cho thấy một mô hình mạch ăng ten tương đương chung:
Trong hình 1, X có thể là tụ điện hoặc cuộn cảm. Việc lựa chọn X phụ thuộc vào cấu trúc liên kết của ăng-ten và giá trị điện (cảm ứng hoặc điện dung) của nó có liên quan đến hình dạng của ăng-ten. Điện trở suy hao Rloss liên quan đến sự tiêu tán công suất dưới dạng nhiệt năng trong anten. Điện trở bức xạ Rrad liên quan đến hiệu điện thế tạo ra từ sóng điện từ. Để dễ giải thích, văn bản dưới đây sẽ lấy mô hình anten vòng làm đối tượng phân tích. Tính toán tương tự cũng có thể được sử dụng cho các loại anten khác, chẳng hạn như anten đơn cực ngắn và anten tai nghe.
Hình 1: Mô hình mạch tương đương anten.
Tối đa hóa hiệu quả của điểm tần số cộng hưởng
Để tối đa hóa năng lượng được chuyển đổi bởi ăng ten, một mạng cộng hưởng có thể được sử dụng để bù lại trở kháng phản kháng của ăng ten và trở kháng này sẽ làm giảm giá trị điện áp do ăng ten dẫn tới LNA bên trong. Đối với ăng ten vòng cảm ứng, tụ điện Cres được sử dụng để làm cho ăng ten cộng hưởng ở tần số mong muốn:
Tần số cộng hưởng là tần số tại đó ăng ten chuyển đổi sóng điện từ thành điện áp với hiệu suất cao nhất. Hiệu suất của anten là tỷ số giữa công suất trên Rrad với tổng công suất mà anten thu được, có thể được biểu thị bằng Rrad / Zant, trong đó Zant là trở kháng của anten với mạng cộng hưởng của anten. Zant được biểu thị là:
Khi ăng-ten cộng hưởng, hiệu suất có thể được biểu thị bằng:
Hiệu suất tại các điểm tần số khác là:
Hiệu suất anten η tại điểm tần số không cộng hưởng thấp hơn hiệu suất cực đại ηres, vì trở kháng đầu vào của anten Zant tại thời điểm này là điện dung hoặc cảm ứng.
Tối đa hóa kích thước ăng ten
Để khôi phục tín hiệu tần số vô tuyến đã truyền, anten phải thu càng nhiều năng lượng của sóng điện từ càng tốt, đồng thời biến đổi hiệu quả năng lượng sóng điện từ thành điện áp qua Rrad. Lượng năng lượng thu được bị giới hạn bởi không gian có sẵn và kích thước của ăng-ten được sử dụng bởi thiết bị di động. Đối với một ăng-ten tai nghe truyền thống, chiều dài của nó có thể đạt đến một phần tư bước sóng của tín hiệu FM và đủ năng lượng có thể được thu thập và chuyển đổi thành điện áp có thể được sử dụng bởi LNA bên trong. Trong trường hợp này, việc tối đa hóa hiệu quả của ăng-ten không quá quan trọng.
Tuy nhiên, khi các thiết bị di động ngày càng nhỏ và mỏng hơn, không gian còn lại cho các ăng-ten FM nhúng đã trở nên rất hạn chế. Mặc dù kích thước ăng-ten đã được tăng lên hết mức có thể, nhưng năng lượng thu được bởi ăng-ten nhúng vẫn rất nhỏ. Do đó, điều rất quan trọng là phải cải thiện hiệu suất của ăng-ten η mà không làm giảm hiệu suất và sử dụng ăng-ten nhỏ hơn.
Sử dụng mạng kết hợp có thể điều chỉnh để tối đa hóa hiệu quả trên băng tần FM
Dải tần của băng tần phát sóng FM ở hầu hết các quốc gia là 87.5MHz đến 108.0MHz. Dải tần phát sóng FM ở Nhật Bản là 76MHz đến 90MHz. Ở một số nước Đông Âu, dải tần của đài FM là 65.8MHz đến 74MHz. Để thích ứng với tất cả các dải tần FM trên thế giới, hệ thống thu sóng FM cần có băng thông 40MHz. Giải pháp truyền thống thường là điều chỉnh ăng-ten về tần số trung tâm của băng tần FM. Tuy nhiên, như công thức trên cho thấy, hiệu suất của hệ thống ăng-ten là một hàm của tần số. Hiệu suất đạt cực đại tại điểm cộng hưởng. Khi tần số lệch khỏi tần số cộng hưởng thì hiệu suất sẽ giảm. Điều đáng chú ý là do băng thông của dải tần FM toàn cầu đạt tới 40MHz, nên hiệu suất của anten sẽ giảm đáng kể khi tần số ở xa điểm tần số cộng hưởng. Ví dụ, nếu đặt tần số cộng hưởng cố định là 98MHz, có thể đạt được hiệu suất cao tại điểm tần số này, nhưng hiệu suất của các điểm tần số khác sẽ giảm đáng kể, do đó làm giảm hiệu suất điều tần ở xa điểm tần số cộng hưởng. Hình 2 cho thấy đường cong hiệu quả của hai anten (anten tai nghe và anten ngắn) khi tần số cộng hưởng cố định nằm ở trung tâm của dải tần (98MHz).
Hình 2: Hiệu suất anten cộng hưởng cố định điển hình trong băng tần FM.
Như hình trên có thể thấy, điểm 98MHz có thể đạt được hiệu quả tốt nhất, nhưng tần số càng gần biên của dải thì hiệu suất càng giảm. Đây không phải là vấn đề lớn đối với ăng-ten tai nghe, bởi vì kích thước của ăng-ten này có thể thu thập đủ năng lượng điện từ trong toàn bộ tần số và chuyển nó thành điện áp cao hơn cho bộ thu RF. Tuy nhiên, so với ăng-ten tai nghe dài hơn, ăng-ten ngắn có kích thước nhỏ và thu năng lượng ít hơn, do đó hiệu suất sẽ giảm nhanh chóng khi tần số ở xa điểm cộng hưởng, tức là thu sóng ở rìa dải. sẽ xảy ra khi sử dụng sơ đồ cộng hưởng cố định. Vấn đề chính là ăng-ten ngắn có giá trị "Q" cao hơn so với tai nghe, điều này gây ra sự sụt giảm hiệu quả ở rìa dải tần.
Q là hệ số chất lượng, tỷ lệ giữa năng lượng được lưu trữ trong mạng ăng-ten trên một đơn vị thời gian với năng lượng mất mát hoặc bức xạ. Đối với mạch tương đương anten trên với mạng cộng hưởng anten, giá trị Q thoả mãn:
So với anten ngắn, anten tai nghe có kích thước lớn hơn nên có điện trở bức xạ Rrad cao hơn, dẫn đến giá trị Q thấp hơn. Vì các ứng dụng nhúng yêu cầu sử dụng ăng-ten ngắn với giá trị Q cao, vấn đề hiệu quả giảm mạnh là rất nổi bật.
Giá trị Q của ăng-ten cũng liên quan đến băng thông ăng-ten và mối quan hệ của nó có thể được biểu thị như sau:
Trong đó ƒc là tần số cộng hưởng ƒc và BW là băng thông 3dB của anten. So với ăng ten tai nghe dài hơn, ăng ten ngắn có giá trị Q cao có băng thông nhỏ hơn, do đó suy hao ở rìa của dải tần lớn hơn.
Để khắc phục giới hạn băng thông của ăng ten cộng hưởng cố định Q cao, một mạch cộng hưởng tự điều chỉnh có thể được sử dụng để thay đổi "cộng hưởng cố định" thành "cộng hưởng có thể điều chỉnh", để mạch luôn ở điểm tần số cộng hưởng, do đó tối đa hóa độ nhạy nhận. Ăng-ten cộng hưởng tự điều chỉnh có thể thu được tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm cao hơn, bởi vì độ lợi từ ăng-ten cộng hưởng có thể làm giảm số nhiễu hệ thống của máy thu và giá trị Q cao vốn có của ăng-ten nhúng giúp lọc ra các sóng hài có thể có với bộ dao động cục bộ Sự nhiễu loạn trộn lẫn với nhau.
Nhận ra mạng kết hợp có thể điều chỉnh
Hình 3 cho thấy sơ đồ khối khái niệm của kiến trúc máy thu FM nâng cao hỗ trợ các ăng ten ngắn nhúng. "Cộng hưởng có thể điều chỉnh" được thực hiện bằng diode varactor có thể điều chỉnh trên chip và thuật toán điều chỉnh.
Hình 3: Sơ đồ khối khái niệm của Si4704 / 05.
Thiết kế trên sử dụng kiến trúc IF low-IF kỹ thuật số tín hiệu hỗn hợp với bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP) để hiện thực hóa các thuật toán xử lý tín hiệu tiên tiến bao gồm khả năng tự điều chỉnh các ăng ten ngắn được nhúng. Thuật toán ăng ten sẽ tự động điều chỉnh giá trị điện dung của diode varactor theo từng điểm điều chỉnh tần số của thiết bị để thu được hiệu suất tốt nhất.
Ví dụ: nếu người dùng điều chỉnh đến 101.1MHz (trạm 1 trong Hình 4), thuật toán ăng-ten sẽ điều chỉnh điểm cộng hưởng của mạch ăng-ten thành 101.1MHz, do đó tối ưu hóa hiệu suất ăng-ten và hiệu suất thu sóng ở 101.1MHz. Khi người dùng điều chỉnh đến 84.1MHz (trạm 2 trong Hình 4), thuật toán ăng-ten sẽ dò lại điểm cộng hưởng của mạch ăng-ten để tối ưu hóa hiệu suất thu ở 84.1MHz.
Hình 4: Lợi ích của cộng hưởng điều chỉnh.
Sử dụng tần số đã điều chỉnh để điều chỉnh điểm cộng hưởng của ăng-ten có thể mang lại hiệu quả tối đa tại mỗi điểm tần số nhất định, do đó tối đa hóa cường độ tín hiệu thu được trên toàn bộ dải tần điều chế tần số. Sau khi sử dụng mạch cộng hưởng có thể điều chỉnh, hiệu suất của hệ thống sử dụng ăng-ten nhúng đã được cải thiện trong toàn bộ dải tần. Ăng-ten cộng hưởng tại điểm tần số được chỉ định cũng có thể làm giảm nhiễu của các điểm tần số khác, do đó cải thiện đáng kể tính chọn lọc của máy thu. Do đó, người sử dụng bộ thu có ăng-ten nhúng này có thể được bảo vệ tốt hơn khỏi các nguồn nhiễu ngẫu nhiên khác. . Điều này đặc biệt quan trọng ở các khu vực đô thị, nơi băng tần FM đông đúc.
Tóm tắt bài viết này
Khi mô hình sử dụng không dây ngày càng trở nên phổ biến trong các thiết bị di động, ngày càng nhiều người dùng muốn sử dụng đài FM không dây có ăng-ten nhúng trong khi nghe các chương trình bằng tai nghe hoặc loa không dây. Bài viết này thảo luận về nguyên tắc tối đa hóa độ nhạy để cải thiện khả năng thu sóng FM bằng cách sử dụng ăng-ten nhúng và thảo luận thêm về cách thực hiện nó. Vì không gian khả dụng trên các thiết bị di động sử dụng ăng-ten nhúng là rất hạn chế, một mạng cộng hưởng tự điều chỉnh có thể được coi là để tối đa hóa độ nhạy của máy thu trên toàn bộ băng tần FM, để giữ cho ăng-ten ngắn có hiệu suất tối đa ở mỗi tần số điểm.
sản phẩm khác của chúng tôi:
Nhập email để nhận bất ngờ
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> Người Afrikaans
sq.fmuser.org -> Tiếng Albania
ar.fmuser.org -> tiếng Ả Rập
hy.fmuser.org -> Armenia
az.fmuser.org -> Azerbaijan
eu.fmuser.org -> Basque
be.fmuser.org -> Tiếng Belarus
bg.fmuser.org -> Tiếng Bulgaria
ca.fmuser.org -> Catalan
zh-CN.fmuser.org -> Tiếng Trung (Giản thể)
zh-TW.fmuser.org -> Trung Quốc (truyền thống)
hr.fmuser.org -> Tiếng Croatia
cs.fmuser.org -> Tiếng Séc
da.fmuser.org -> Đan Mạch
nl.fmuser.org -> Hà Lan
et.fmuser.org -> Tiếng Estonia
tl.fmuser.org -> Phi Luật Tân
fi.fmuser.org -> Phần Lan
fr.fmuser.org -> Pháp
gl.fmuser.org -> Galicia
ka.fmuser.org -> tiếng Georgia
de.fmuser.org -> Đức
el.fmuser.org -> Hy Lạp
ht.fmuser.org -> Tiếng Creole của Haiti
iw.fmuser.org -> Tiếng Do Thái
hi.fmuser.org -> Tiếng Hindi
hu.fmuser.org -> Hungary
is.fmuser.org -> tiếng Iceland
id.fmuser.org -> tiếng Indonesia
ga.fmuser.org -> Ailen
it.fmuser.org -> Ý
ja.fmuser.org -> Nhật Bản
ko.fmuser.org -> Hàn Quốc
lv.fmuser.org -> Tiếng Latvia
lt.fmuser.org -> Tiếng Litva
mk.fmuser.org -> Người Macedonian
ms.fmuser.org -> Mã Lai
mt.fmuser.org -> Maltese
no.fmuser.org -> Na Uy
fa.fmuser.org -> tiếng Ba Tư
pl.fmuser.org -> Tiếng Ba Lan
pt.fmuser.org -> tiếng Bồ Đào Nha
ro.fmuser.org -> Rumani
ru.fmuser.org -> tiếng Nga
sr.fmuser.org -> Tiếng Serbia
sk.fmuser.org -> Tiếng Slovak
sl.fmuser.org -> Tiếng Slovenia
es.fmuser.org -> tiếng Tây Ban Nha
sw.fmuser.org -> Tiếng Swahili
sv.fmuser.org -> Thụy Điển
th.fmuser.org -> Thái
tr.fmuser.org -> Thổ Nhĩ Kỳ
uk.fmuser.org -> Tiếng Ukraina
ur.fmuser.org -> Tiếng Urdu
vi.fmuser.org -> Tiếng việt
cy.fmuser.org -> tiếng Wales
yi.fmuser.org -> Yiddish
FMUSER Truyền video và âm thanh không dây dễ dàng hơn!
Liên hệ
Địa Chỉ:
Phòng số 305 Tòa nhà HuiLan Số 273 đường Huanpu Quảng Châu Trung Quốc 510620
Categories
Đăng ký bản tin