无线电接收机

无线电接收器的功能是接收信号并执行解调以恢复原始消息信号。无线电发射器在初始阶段发送信号。发射器侧的天线辐射信号，该信号由位于无线电接收器的另一个天线捕获。

我们已经讨论了使用无线电发射器进行传输的过程。调制过程是无线电发射机的主要原理，其中信号通过通信信道传输到接收器。接收机的主要原理是解调。让我们讨论无线电接收器中信号接收和恢复的过程。

AM 解调

AM 的解调过程类似于 FM（频率调制）和其他类型的调制。唯一的区别是接收器解调块的变化。无线电接收器的解调过程涉及处理接收到的信号以恢复基带信号，基带信号也称为消息信号。

我们假设信号在通过通信信道传输时遭受了很大的衰减。因此，放大接收到的信号对于改善衰减是必要的。

无线电接收器的框图如下所示

接收到的信号载波被称为 RF（射频）载波，工作频率为 Fr。 RF 放大器的功能是放大接收到的信号，以消除信号中的任何衰减，该衰减作为无线电接收器的起始模块存在。放大后，它将信号传递到混频器。 RF 载波信号与本地振荡器提供的正弦波形相乘，本地振荡器工作频率为 Fo。它有助于将载波频率转换为基带频率。解调过程与调制过程正好相反。在调制中，基带频率被转换为载波频率，而在解调中，载波频率被转换回基带频率。

混合两个信号的过程称为外差。如果所选振荡器频率高于 RF 频率，则混合过程也称为超外差。

载波信号与正弦波形的相乘产生两个输出频率，这两个输出频率是这些信号的两个频率之和与差。和频率为 Fo + Fr，差频率为 Fo - Fr。

混频器隐式包含滤波器，该滤波器抑制和频率，并将差频率 (Fo - Fr) 传递到 IF（中频）载波。 RF 载波被 IF 载波代替，以产生输出端的中频范围。 IF 载波的输出应用于 IF 放大器。输出进一步传递到解调器，最后传递到基带滤波器，该滤波器恢复基带信号。因此，接收器的主要功能是执行从载波频率到基带频率的转换。如果信号足够强以进行解调，则可以避免使用滤波器和放大器。在这种情况下，载波输入信号直接应用于混频器。

在同步解调方法的情况下，我们需要使用异步载波源。

RF 放大器可以根据需求和信号强度而具有多个放大级。

超外差原理的主要优点是接收器可以调谐到不同的信号。在这里，我们不需要单独的放大级和单独的调谐。这使得传输过程更加困难。使用超外差原理，我们只需要改变本地振荡器的频率就可以从一个 RF 频率切换到另一个 RF 频率。

AGC（自动增益控制）

接收机在多个放大级的电压增益非常高。当输入频率非常低且所需的输出频率很高时，这是必需的。高增益将低频信号转换为高频。它有助于传输非常微弱的信号。但是，如果输入信号是高频的，则接收机处的高增益不会成为优势，并且可能导致失真。 AGC 通过检测信号的强度来自动调整增益。否则，需要对系统进行持续调整以进行有效传输，这变得很困难。

无线电接收器的功能

无线电接收器的功能如下

放大

放大是无线电接收器接收的首要基本部分。传入的无线电信号通常会衰减。放大器有助于消除信号中的衰减。放大器的另一个功能是增加输入无线电信号的幅度。它使用电池或插头的电能来增加幅度。如今，大多数设备都使用晶体管进行放大。

放大器用于发射端和接收端。在第一阶段，它用于使信号适合调制。在接收端，它用于使信号免受噪声干扰，以将其发送到接收器（例如，扬声器）。

解调

信号通过多个调制器、混频器和放大器级。在接收器处，信号被解调以将原始信号与调制的载波信号分离。这是借助解调器完成的。每种类型的接收器都需要不同的解调过程。例如，

DSBSC（双边带抑制载波）需要相干检测方法进行解调

SSBC（带有载波的单边带）需要包络检波器方法进行解调

Fm 接收器使用 FM 型解调器

带通滤波

各种发射器以不同的频率传输无线电波，以防止信号之间发生任何干扰。每个发射器都有一个相应的接收器，该接收器根据频率选择其信号。带通滤波器用于为相应的发射器滤除所需的无线电信号。它滤除所需的信号并阻止存在于其他频率的其他信号。它有助于检测所需的信号并将所有其他共振频率的无线电信号接地。它还可能包含天线和地面之间的调谐电路。

无线电接收器的类型

无线电接收器分为

• 超外差接收器
• 再生接收器
• 超再生接收器
• 直接转换接收器
• 调谐射频接收器

超外差接收器

上面讨论的接收器是超外差接收器。它使用频率混合将频率转换为中频 (IF)。它是由一位名叫 埃德温·阿姆斯特朗 的美国发明家和电气工程师发明的。但是，由于早期的专利，发明归功于一位名叫 Lucien Lavy 的法国无线电制造商。数据传输过程中使用的大多数接收器都是超外差接收器。一些接收器也基于直接采样。

在无线电接收器时代的初期，由于 TRF（调谐射频）接收器的成本低且易于操作，因此通常使用它们。由于其高成本和操作所需的技术人员，这些接收器不太受欢迎。 1920 年代之后，创建了基于 IF 频率的超外差接收器，也称为 IF 变压器。但是，它被 1930 年代左右发明的真空管无线电接收器所取代。

再生接收器

再生接收器通常用于增加放大器的增益。它由 埃德温·阿姆斯特朗 于 1914 年发明并获得专利。由于其更好的灵敏度和选择性，该接收器在 1915 年至第二次世界大战期间使用。此类接收器的原理是正反馈，该反馈作为再生过程工作。输出再次应用于输入以增加其放大。到 1930 年代，由于其辐射干扰的缺点，这些接收器被 TRF 和超外差接收器所取代。但是，再生接收器广泛用于放大器和振荡器。

超再生接收器

它是一种具有大型再生的再生接收器，可以实现高放大。埃德温·阿姆斯特朗 (Edwin Armstrong) 也于 1922 年发明了它。它用于各种设备，例如对讲机和无线网络。它适用于 AM（调幅）和宽带 FM（频率调制），而再生接收器适用于窄带 FM。超再生接收器无法正确检测 SSB 9单边带信号)，因为它始终自激振荡。它可以接收最强的信号，因为它最适合于没有任何干扰的频段。

直接转换接收器

DCR（直接转换接收器）的功能类似于超外差接收器，除了将频率转换为 IF（中频）之外。 DCR 使用由本地振荡器驱动的同步检测来解调传入的无线电信号。频率与载波频率紧密等效。它不涉及像超外差接收器那样的两次频率转换的复杂性。它仅使用一个频率转换器。如果在超外差接收器中使用 IF 级之后的同步检测器，则解调后的输出将与直接转换接收器相同。

调谐射频接收器

TRF（调谐射频）使用一个或多个射频 (RF) 放大器从传入的无线电信号中提取音频信号。使用多个 RF 放大器的概念是在每个连续阶段放大传入的信号，这有助于消除干扰。早期发明的接收器的操作很复杂，因为它需要单独调谐频率到电台的频率。但是，后来的型号使用单个旋钮控制频率。 TRF 被埃德温·阿姆斯特朗 (Edwin Armstrong) 在 1930 年代左右发明的超外差接收器所取代。

历史

1887 年，一位名叫 海因里希·赫兹 的德国物理学家通过一系列基于电磁 (EM) 理论的实验，识别出第一批无线电波。该发明基于各种类型的天线，包括火花激发偶极天线。但是，它们只能检测到距离发射器 100 英尺的传输。他还在同一年发现了火花气体发射器。

• 这些发射器在 1887 年至 1917 年间很受欢迎。但是，这些火花发射器传输的信息嘈杂，不适合音频传输。
• 因此，第一批发明的无线电接收器只能检测到无线电波，接收设备称为检测器。当时没有放大器来放大信号。
• 1895 年，G 马可尼 开发了第一个无线电通信系统。
• 到 1897 年，马可尼和其他研究人员已经接受在无线电波传输中使用 调谐电路 。当连接在天线和检测器之间时，它也充当带通滤波器，通过所需的频率范围并拒绝其他频率。
• 大约在 1900 年，无线电开始在全球范围内商业使用。
• 相干检测器用于无线电传输。它在早期无线电接收器中使用了长达 10 年。
• 1907 年，相干检测器被 晶体检测器 取代。
• 到 1920 年，已经发现了各种检测器，例如电解检测器和磁检测器。
• 1920 年，真空管检测器 的发明取代了 1920 年之前发现的所有其他检测器。在此期间，检测器被重命名为 解调器 。
• 解调器是一种可以从无线电信号中提取音频信号的设备。
• 1924年，动圈扬声器的发明相比于之前发明的扬声器，改善了系统的音频频率响应。
• 之后，各种类型的无线电接收机被发明出来。
• 1947年，晶体管时代到来，并发现了各种无线电传输应用。
• 20世纪70年代之后，数字技术带来了另一场革命，并将整个接收机电路集成到了芯片中。