Bagaimana radio AM hanya menyaring frekuensi yang diinginkan?

Saya mengerti bahwa gelombang elektromagnetik di udara menginduksi arus bolak-balik di antena. Saya juga mengerti bagaimana, setelah Anda memfilter sinyal untuk mendapatkan frekuensi yang diinginkan, Anda bisa mendapatkan amplop sinyal dan menggerakkan speaker.

Yang tidak saya mengerti adalah bit di tengah, di mana radio mengambil sinyal dari antena dan menyaring hanya frekuensi yang diinginkan. Katakan itu radio yang sangat sederhana yang hanya peduli pada satu frekuensi. Bisakah Anda menjelaskan bagaimana ini bekerja dalam elektronik, dan bagaimana ini akan bekerja jika Anda mencoba untuk menulis radio dalam perangkat lunak berdasarkan data sampel yang diambil secara terpisah?

Ini menggunakan sesuatu yang disebut filter. Anda dapat membuat filter dari semua hal yang berbeda.

Filter RC yang terbuat dari resistor dan kapasitor mungkin yang paling sederhana untuk dipahami. Pada dasarnya, kapasitor bertindak sebagai resistor, tetapi dengan hambatan yang berbeda pada frekuensi yang berbeda. Saat Anda menambahkan resistor, Anda dapat membuat pembagi tegangan yang bergantung pada frekuensi. Ini disebut filter RC. Anda dapat membuat filter high pass dan low pass dengan satu resistor dan satu kapasitor. Filter low pass dirancang untuk melewatkan frekuensi rendah dan memblokir frekuensi tinggi, sementara filter high pass melakukan yang sebaliknya. Seri low pass in dengan high pass membentuk bandpass, yang melewatkan frekuensi dalam rentang tertentu dan memblokir frekuensi lainnya. Perhatikan bahwa pengoperasian filter RC (dan sebagian besar filter, dalam hal ini) akan bergantung pada sumber dan impedansi beban.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Filter juga dapat dibuat dengan komponen lain, seperti induktor. Induktor juga bertindak seperti resistor, tetapi mereka berubah ke arah yang berlawanan sebagai kapasitor. Pada frekuensi rendah, induktor terlihat seperti pendek sementara kapasitor terlihat seperti terbuka. Pada frekuensi tinggi, induktor terlihat seperti terbuka sedangkan kapasitor terlihat pendek. Filter LC adalah jenis filter yang dibangun dengan induktor dan kapasitor. Dimungkinkan untuk membuat filter LC yang agak tajam yang terpotong dengan cepat dan mudah disesuaikan dengan kapasitor variabel. Inilah yang biasanya dilakukan untuk radio sederhana seperti radio kristal.

^{mensimulasikan rangkaian ini}

Anda dapat membuat filter bandpass dari apa pun yang memiliki frekuensi resonansi. Kapasitor dan induktor dalam seri atau paralel membentuk sirkuit tangki resonan yang dapat digunakan sebagai bandpass atau bandstop filter, tergantung pada bagaimana tepatnya Anda menghubungkannya. Antena juga merupakan filter bandpass - antena hanya akan menerima frekuensi dengan baik yang memiliki panjang gelombang sekitar ukuran antena. Terlalu besar atau terlalu kecil dan itu tidak akan berhasil. Rongga juga dapat digunakan sebagai filter - kotak logam tertutup memiliki berbagai mode gelombang berdiri, dan ini dapat dimanfaatkan untuk digunakan sebagai filter. Gelombang elektronik juga dapat dikonversi menjadi gelombang lain, seperti gelombang akustik, dan disaring. Filter SAW (gelombang akustik permukaan) dan filter kristal bekerja dengan resonansi mekanis dan menggunakan efek piezoelektrik untuk berinteraksi dengan rangkaian. Dimungkinkan juga untuk membangun filter dari saluran transmisi dengan mengeksploitasi induktansi dan kapasitansi yang melekat serta dengan memanfaatkan interferensi konstruktif dan destruktif yang dihasilkan dari refleksi. Saya telah melihat sejumlah filter gelombang mikro yang terbuat dari sepotong tembaga yang dicetak pada PCB. Ini disebutfilter elemen terdistribusi . Kebetulan, sebagian besar filter ini semuanya dapat dimodelkan sebagai sirkuit LC atau RLC.

Sekarang, perangkat lunak yang didefinisikan radio adalah hewan yang berbeda sama sekali. Karena Anda bekerja dengan data digital, Anda tidak bisa hanya melempar beberapa resistor dan kapasitor pada masalahnya. Sebagai gantinya, Anda dapat menggunakan beberapa topologi filter standar seperti FIR atau IIR. Ini dibangun dari kaskade pengganda dan tambahan. Ide dasarnya adalah membuat representasi domain-waktu dari filter yang Anda butuhkan, dan kemudian menggabungkan filter ini dengan data. Hasilnya adalah data yang difilter. Memungkinkan untuk membuat filter FIR low pass dan bandpass.

Penyaringan berjalan seiring dengan konversi frekuensi. Ada parameter yang akan Anda lihat di semua tempat yang disebut Q. Ini adalah faktor kualitas. Untuk filter bandpass, ini terkait dengan bandwidth dan frekuensi pusat. Jika Anda ingin membuat filter lebar 100 Hz pada 1 GHz, Anda akan memerlukan filter dengan Q tinggi yang astronomis. Yang tidak mungkin dibangun. Jadi alih-alih, yang Anda lakukan adalah filter dengan filter Q (lebar) rendah, turunkan ke frekuensi yang lebih rendah, lalu filter dengan filter Q rendah lainnya. Namun, jika Anda mengonversi 1 GHz menjadi, katakanlah, 10 MHz, filter 100 Hz memiliki Q yang jauh lebih masuk akal. Ini sering dilakukan dalam radio, dan mungkin dengan lebih dari satu konversi frekuensi. Selain itu,

Dalam kasus filter digital, semakin lama filter, semakin tinggi Q dan semakin selektif filter menjadi. Berikut adalah contoh filter bandpass FIR:

Kurva atas adalah respons frekuensi filter dan kurva bawah adalah plot koefisien filter. Anda dapat menganggap jenis filter ini sebagai cara mencari bentuk yang cocok. Koefisien filter berisi komponen frekuensi tertentu. Seperti yang Anda lihat, responsnya sedikit berosilasi. Idenya adalah bahwa osilasi ini akan cocok dengan bentuk gelombang input. Komponen frekuensi yang sangat cocok akan muncul di output dan komponen frekuensi yang tidak akan dibatalkan. Sinyal disaring dengan menggeser koefisien filter sepanjang sinyal input satu sampel pada satu waktu, dan pada masing-masing mengimbangi sampel sinyal yang sesuai dan koefisien filter dikalikan dan dijumlahkan. Ini pada akhirnya rata-rata komponen sinyal yang tidak cocok dengan filter.

Ini dilakukan dengan menggunakan sistem penyetelan Heterodyne. Sebagai contoh, katakanlah Anda ingin menyetel stasiun di 1200kHZ. Anda mengatur tuning dial ke "1200", yang menetapkan osilator lokal untuk menghasilkan frekuensi 745kHz. Ketika Anda mencampurnya, salah satu frekuensi yang dihasilkan adalah perbedaan (frekuensi yang Anda ingin tune - 745kHz).

Tahap selanjutnya adalah penguat pita sempit disetel ke 455kHz. Apa yang sekarang di 455kHZ adalah 455 + 745 atau 1200kHZ yang masuk, stasiun yang ingin Anda terima. Ini (455kHz) diperkuat dan terdeteksi, sehingga audio untuk stasiun itu didengar.
Frekuensi lain masih diterima, tentu saja. Tetapi frekuensi yang dihasilkan akan berbeda dari 455kHz, sehingga tidak akan diperkuat.

Menggunakan frekuensi menengah 455kHZ (di AS) diputuskan karena berada di bawah pita AM standar (535kHZ hingga 1610kHz) sehingga tidak akan ada gangguan pada stasiun apa pun yang Anda coba terima.

Ini untuk penerimaan sinyal radio analog. Untuk detail tambahan, Anda dapat memeriksa Heterodyne , Mengapa konversi ke Frekuensi Menengah? dan Frekuensi menengah .

Antena radio akan menerima banyak sinyal secara merata. yang kita inginkan adalah memfilter stasiun lain, dan hanya mengizinkan sinyal stasiun yang kita gunakan. cara ini awalnya dilakukan adalah menggunakan induktor dan kapasitor variabel. Pada beberapa frekuensi, reaktansi induktif akan sama dengan reaktansi kapasitif, Xl = Xc, memberikan jumlah impedansi paling sedikit untuk sinyal itu. sinyal itu kemudian dikirim untuk diperkuat oleh sirkuit yang tersisa di radio, sementara frekuensi lainnya ditekan karena mereka tidak berada pada frekuensi resonansi itu. Selama Q filter cukup tinggi, Anda dapat menghilangkan stasiun lain agar tidak diperkuat. Yang juga menarik, rangkaian induktif / kapasitif ini berosilasi, dalam arti sebenarnya osilator ... artinya memiliki gain di atas 1 dan digerakkan oleh arus.

menurut pendapat saya gelombang AMPLITUDE MODULATED (berisi gelombang pembawa dan data (suara), dicampur dengan frekuensi menengah yang berada di luar fase 180 derajat, sehingga membangun informasi (suara). ingat dalam teori ac bahwa gelombang keluar dari kurangi fase dan inphase gelombang tambahkan? ide yang sama di sini.