เครื่องรับส่งวิทยุสื่อสาร

เครื่องรับส่งวิทยุสื่อสาร

เครื่องรับวิทยุสื่อสาร 

วิทยุกระจายเสียงแบบ AM จะ มีช่วงความถี่อยู่ที่ประมาณ 535 KHz - 1,605 KHz แต่ละ สถานีจะมี Bandwidth ประมาณ 10 KHz ความถี่ IF เท่ากับ 455 KHz

เครื่องรับวิทยุ FM

เครื่องรับวิทยุแบบ FM ในปัจจุบันนี้เป็นแบบ ซุปเปอร์เฮท หรือเรียกชื่อให้เต็มในภาษาอังกฤษว่า ซุปเปอร์เฮทเทอโรดาย (Super heterodyne) โดยรับคลื่นที่มีขนาด 88 – 108 MHz หลักการโดยทั่วๆ ไปก็เหมือนกับเครื่องรับวิทยุ AM อย่างไรก็ตาม เครื่องรับแบบ FM นั้น มีข้อแตกต่างและสาระสำคัญปลีกย่อยแตกต่างกว่าเครื่องรับ AM อยู่มากการทำงานของแต่ละภาคจะอธิบายได้ดังนี้

1.สายอากาศ (Antenna) จะทำหน้าที่รับสัญญาณคลื่นวิทยุที่ส่งจากสถานีต่างๆเข้ามาทั้งหมดโดยไม่จำกัดว่าเป็นสถานีใดถ้าสถานีนั้นๆ ส่งสัญญาณมาถึงสายอากาศจะส่งสัญญาณต่างๆไปยังภาคRFโดยส่วนใหญ่สายอากาศของเครื่องรับวิทยุFMจะเป็นแบบไดโพล(Di-Pole) ซึ่งเป็นสายอากาศแบบสองขั้ว จะช่วยทำให้การรับสัญญาณดียิ่งขึ้น

2.ภาคขยาย RF (Radio Frequency Amplifier) จะทำงานเหมือนกับเครื่องรับวิทยุ AM คือจะทำหน้าที่รับสัญญาณวิทยุในย่าน FM 88 MHz – 108 MHz เข้ามาและเลือกรับสัญญาณ FM เพียงสถานีเดียวโดยวงจรจูนด์ RF และขยายสัญญาณ RF นั้นให้แรงขึ้นเพื่อให้มีกำลังสูงเหมาะที่จะส่งไปบีท (Beat) หรือผสมในภาคมิกเซอร์ (Mixer) โดยข้อแตกต่างสำคัญของภาคขยายRFของเครื่งรับ AM และ FM คือ วิทยุ FM ใช้ความถี่สูงกว่า AM ดังนั้นการเลือกอุปกรณ์มาใช้ในวงจรขยายจะต้องหาอุปกรณ์ที่ให้การตอบสนองความถี่ในย่าน FM ได้ และต้องขยายช่องความถี่ที่กว้างของ FM ได้

3.ภาคมิคเซอร์(Mixer)จะทำงานโดยจะรับสัญญาณเข้ามาสองสัญญาณ ได้แก่สัญญาณ RF จากภาคขยาย RF และสัญญาณ OSC. จากภาคโลคอลออสซิลเลเตอร์ เพื่อผสมสัญญาณ (MIX.) ให้ได้สัญญาณออกเอาท์พุตตามต้องการสัญญาณที่ออกจากภาคมิกเซอร์มีทั้งหมด 4 ความถี่ คือ

a)ความถี่ RF ที่รับเข้ามาจากวงจรจูน RF (RF)

b)ความถี่ OSC. ที่ส่งมาจากภาคโลคอล ออสซิลเลเตอร์ (OSC.)

c)ความถี่ผลต่างระหว่าง OSC. กับ RF. จะได้เป็นคลื่นขนาดกลางหรือที่เรียกว่า IF (Intermediate Frequency) ได้ความถี่ 10.7 MHz

d)ความถี่ผลบวกระหว่าง OSC. กับ RF

ความถี่ที่วงจรจูนด์ IF ให้ผ่านมีความถี่เดียว คือความถี่ IF เท่ากับ 10.7 MHz ไม่ว่าภาคขยาย RF จะรับความถี่เข้ามาเท่าไรก็ตามและภาคOSC. จะผลิตความถี่ขึ้นมาเท่าไรก็ตาม เมื่อเข้าผสมกันที่ภาคมิกเซอร์แล้วจะได้ความถี่ IF เท่ากับ 10.7 MHz ออกเอาท์พุตเสมอ

4.ภาคโลคอลออสซิเลเตอร์(LocalOscillator)
ทำงานเหมือนกับเครื่องรับวิทยุAMคือผลิตความถี่ที่มีความแรงคงที่ขึ้นมาความถี่ที่ผลิตขึ้นจะสูงกว่าความถี่ที่วงจรจูนด์RFรับเข้ามาเท่ากับความถี่ IF คือ 10.7 MHz. เช่น วงจรจูนด์ RF รับความถี่เข้ามา 100 MHz. ความถี่ OSC. จะผลิตขึ้นมา 100 MHz. + 10.7 MHz. = 110.7 MHz.

ความแตกต่างของภาคนี้ระหว่างวิทยุ AM และ FM อยู่ที่วงจรเรโซแนนท์ที่กำเนิดความถี่ขึ้นมาต่างกัน ทำให้ L, C ที่ใช้ใน FM จะใช้ค่าน้อยกว่าของ AM และการกำเนิดความถี่ OSC. ของวิทยุ FMจะต้องมีวงจร AFC (Automatic Frequency Control) มาคอยควบคุมเพื่อควบคุมให้ความถี่ OSC. กำเนิดขึ้นมา เมื่อผสมกับความถี่ RF แล้วได้ความถี่ IF 10.7 MHz. ที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงตามสัญญาณเสียงที่ผสมมา ในระบบการผสมคลื่นแบบ FM ความถี่ IF จะเพิ่มขึ้นเมื่อมีสัญญาณเสียงช่วงบวกผสม และจะลดลงเมื่อสัญญาณเสียงช่วงลบผสม ดังนั้นวงจร OSC. จะต้องมีความถี่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อความถี่ RF ที่รับเข้ามามีสัญญาณเสียงช่วงบวกผสม และจะลดลงเล็กน้อยเมื่อความถี่ RF ที่รับเข้ามามีสัญญาณเสียงช่วงลบผสม เมื่อผสมสัญญาณที่ภาคมิกเซอร์จึงได้ IF ที่ถูกต้อง AFC ดังกล่าวจะถูกส่งมาจากภาคดีเทคเตอร์ และจะทำงานโดยอัตโนมัติ
5.ขยายIF(IntermediateFrequencyAmplifier) 

จะทำหน้าที่เหมือนเครื่องรับวิทยุ AM และยังสามารถขยายความถี่ IF ทั้งของ AM และ FM ได้ ในเครื่องรับวิทยุบางรุ่นที่มีทั้ง AM และ FMในเครื่องเดียวกัน อาจใช้ภาคขยาย IF ร่วมกันทั้งวิทยุ AM และวิทยุ FM คือขยายความถี่ IF ให้มีระดับความแรงมากขึ้นแบบไม่ผิดเพี้ยน โดยภาคขยาย IF ของคลื่น FM นั้นขยายความถี่ได้ตลอดย่าน 10.7 MHz. นับว่ามีความถี่สูงกว่าเครื่องรับ AM ซึ่งโดยปกติเครื่องรับแบบ AM มีความถี่เพียง 455 kHz. เท่านั้น ส่วนที่แตกต่างกันระหว่าง IF ของ AM และ FM คือ ในส่วนวงจรจูนด์ IF เพราะใช้ความถี่ไม่เท่ากัน ค่าความถี่เรโซแนนท์ต่างกัน การกำหนดค่า L, C มาใช้งานต่างกัน

6.ภาคดีเทคเตอร์(Detector)
ดีเทคเตอร์ของเครื่องรับ FM นั้นมีความแตกต่างกับเครื่องรับ AM ทั้งนี้เพราะวิธีผสมคลื่นของสถานีส่งทั้งสองแบบนี้ไม่เหมือนกันโดยภาคดีเทคเตอร์ทำหน้าที่แยกสัญญาณเสียงออกจากความถี่ IF แต่จะแตกต่างกันในระบบการแยกเสียง เพราะในระบบ AM สัญญาณเสียงถูกผสมมาทางความสูงของคลื่นพาหะสามารถแยกได้โดยใช้ไดโอดหรือทรานซิสเตอร์ร่วมกับR, C ฟิลเตอร์ก็สามารถตัดความถี่ IF ออกเหลือเฉพาะสัญญาณเสียงได้ ส่วนในระบบวิทยุ FM สัญญาณเสียงจะผสมกับพาหะ โดยสัญญาณเสียงทำให้คลื่นพาหะเปลี่ยนความถี่สูงขึ้นหรือต่ำลง ส่วนความแรงคงที่ ไม่สามารถใช้วิธีการดีเทคเตอร์แบบ AM ได้ ต้องใช้วิธีพิเศษ เช่น ดิสคริมิเนเตอร์(Discriminator),เรโชดีเทคเตอร์ (Ratio Detector), เฟส ล็อค ลูป ดีเทคเตอร์ (Phase Lock Loop Detector) เป็นต้น จะแตกต่างจากของ AM โดยสิ้นเชิงในส่วนดีเทคเตอร์นี้จะมีสัญญาณถูกส่งออกสองทาง คือ ทางหนึ่งส่งต่อไปภาคขยายเสียง อีกทางหนึ่งจะถูกผ่านชุดฟิลเตอร์อีกครั้งหนึ่ง เพื่อแปลงสัญญาณเสียงเป็นแรงไฟ DC เพื่อส่งย้อนกลับมาควบคุมวงจรกำเนิดความถี่ OSC. เป็นแรงไฟ AFC.

7.ภาคขยายเสียง(AudioFrequency Amplifier)
ใช้งานร่วมกับของเครื่องรับวิทยุ AM ได้ เพราะทำหน้าที่ขยายเสียงที่ส่งมาจากภาคดีเทคเตอร์ ให้มีระดับความแรงมากขึ้นแบบไม่ผิดเพี้ยนพอที่จะไปขับลำโพงให้เปล่งเสียงออกมา โดยในเครื่องรับวิทยุบางแบบอาจมีภาคขยายเสียงในตัว แต่บางแบบอาจจะไม่มีเครื่องขยายเสียงในตัว แต่จะมีอยู่ต่างหาก เครื่องรับวิทยุที่มีเครื่องขยายเสียงภายนอกเรียกว่า จูนเนอร์ (Tunner)

8.ภาคจ่ายกำลังไฟ (Power Supply) ทำหน้าที่จ่ายแรงดันไฟ DC เลี้ยงวงจรของเครื่องรับวิทยุ FM ซึ่งจะต้องใช้วงจรเรกกูเลเตอร์ (Regulator) ควบคุมแรงดันไฟ DC ให้คงที่เพื่อเลี้ยงวงจร ทำให้คุณภาพของเครื่องรับวิทยุ FM ดีขึ้น

ภาคฟร้อนท์เอนด์ (Front End)

ในเครื่องรับ FM นั้น ทางด้านฟร้อนท์เอนด์เกี่ยวเนื่องกับคลื่นที่มีความถี่สูงมากที่เรียกว่าVHFหรือที่เกี่ยวกับ UHF ได้แก่ภาคขยาย RF,  มิกเซอร์ และโลคอลออสซิลเลเตอร์

จากรูป เป็นบล็อคไดอะแกรมของภาคฟร้อนท์เอนด์เครื่องรับวิทยุ FM ประกอบด้วยภาคขยาย RF, วงจรจูนด์ RF 2ชุด, ภาคมิกเซอร์ และภาคโลคอลออสซิลเลเตอร์

        การทำงานของวงจร สายอากาศจะรับสัญญาณเข้ามาทุกความถี่ในย่านFM(88MHz. – 108MHz.) เข้ามายังวงจรจูนด์ RF 1 เพื่อเลือกรับความถี่ผ่านเพียงความถี่เดียว ขึ้นอยู่กับค่าการตอบสนองความถี่ของวงจรเรโซแนนท์ส่งผ่านความถี่ดังกล่าวไปเข้าขยายสัญญาณที่ภาคขยายRFให้มีระดับความแรงของสัญญาณ RF มากขึ้นแบบไม่ผิดเพี้ยน ส่งต่อไปเข้าชุดจูนด์ RF 2 ซึ่งถูกกำหนดความถี่ให้เรโซแนนท์ที่ความถี่เดียวกันกับวงจรจูนด์ RF 1 กรองผ่านความถี่ RF ไปเข้าภาคมิกเซอร์

ภาคโลคอลออสซิลเลเตอร์จะประกอบด้วยส่วนประกอบของวงจร 3 วงจร คือ ภาคกำเนิดความถี่หรือจูนด์ OSC. จะกำเนิดความถี่ขึ้นมาสูงกว่าความถี่ที่รับเข้ามาจากภาคจูนด์ RF เท่ากับความถี่ IF (10.7 MHz.) เช่น จูนด์ RF รับความถี่ของสถานี FM ที่ความถี่ 90 MHz. ภาคจูนด์ OSC. จะกำเนิดความถี่ขึ้นมา 100.7 MHz. (90 MHz. + 10.7 MHz. = 100.7 MHz.)ส่งผ่านความถี่OSC.ไปเข้าวงจรขยาความถี่ OSC. วงจรขยายความถี่ OSC. จะส่งสัญญาณออกสองทางคือทางหนึ่งไปเข้าวงจรมิกเซอร์อีกทางหนึ่งไปเข้าวงจรป้อนกลับทางบวก(Positive Feedback)
มากระตุ้นวงจรจูนด์OSC. ให้กำเนิดความถี่ขึ้นมามีระดับความแรงคงที่สม่ำเสมอและส่งผ่านภาคขยายออกไปเข้าภาคมิกเซอร์

ภาคมิกเซอร์จะรับสัญญาณเข้ามาสองทาง คือความถี่ RF จากวงจรจูนด์ RF และความถี่ OSC. จากภาค OSC. เข้ามาผสมกันได้สัญญาณออกสี่สัญญาณ คือ

1.      ความถี่ RF 90 MHz.

2.      ความถี่ OSC.  100.7 MHz.

3.      ความถี่ OSC. – RF = 100.7 MHz. – 90 MHz. = 10.7 MHz

4.      ความถี่ OSC. + RF = 100.7 MHz. + 90 MHz. = 190.7 MHz.

สัญญาณความถี่ทั้งสี่จะถูกส่งไปเข้าวงจรจูนด์ IF 1 ถูกกำหนดให้ตอบสนองความถี่ที่ความถี่ IF คือ 10.7 MHz. จึงกรองผ่านเฉพาะความถี่ IF ส่งต่อไปภาคขยายความถี่ IF ต่อไป

ภาคขยายความถี่ IF (Intermediate Frequency Amplifier)

จากรูปเป็นบล๊อกไดอะแกรมของวงจรจูน IF และวงจรขยาย IF ของเครื่องรับวิทยุ FM ซึ่งจะประกอบด้วยวงจรจูน IF และวงจรขยาย IF หลายภาค บางวงจรอาจจะมี 2, 3 หรือ 4 ภาคซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบวงจร การทำงานของบล๊อกไดอะแกรมอธิบายได้ดังนี้

สัญญาณความถี่วิทยุ FM เมื่อผ่านภาคฟร้อนเอนด์ออกมาแล้ว  จะมี 4 ความถี่คือ RF, OSC, OSC – RF และ OSC + RF ส่งผ่านเข้าวงจรจูน IF 1  วงจรจูน IF 1 ถูกกำหนดให้ตอบสนองความถี่ที่ความถี่IF 10.7 MHz คือความถี่ OSC – RF ส่งต่อความถี่ IF ไปเข้าวงจรขยาย IF 1 ขยายสัญญาณให้แรงขึ้นแบบไม่ผิดเพี้ยน  ส่งต่อไปเข้าวงจรจูน IF 2  กรองความถี่ IF ผ่านเช่นกัน ส่งต่อไปวงจรขยาย IF2 การทำงานจะเป็นเช่นนี้เรื่อยไป  ความถี่ IF จะถูกขยายเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ แบบไม่ผิดเพี้ยน  จนถึงวงจรจูน IF ชุดสุดท้าย  ก่อนส่งเข้าภาคดีเทคเตอร์ จะได้สัญญาณแรงพอที่จะนำไปใช้งาน

ในวงจรขยายIFอาจจะมีวงจรลิมิตเตอร์ (LIMITTER) ที่จะทำหน้าที่กำจัดสัญญาณรบกวนที่ปนมากับส่วนสูงของความถี่ IF ให้หมดไป วงจรลิมิตเตอร์นี้อาจจะไม่มีในทุกวงจรของเครื่องรับFMเพราะบางวงจรอาจใช้วงจรนอยส์แบลงเกอร์(NOISE BLANKER) กำจัดสัญญาณรบกวนหรือวิธีการอื่นๆ ก็ได้

            ภาคดีเทคเตอร์ (Detector)