آنچه در این مقاله می‌خوانید
فرستنده الکتریکی وسیله یا تجهیزاتی است که برای انتقال یا ارسال سیگنال ها، داده ها یا اطلاعات از راه دور استفاده می شود.
فرستنده برای تبدیل سیگنال های الکتریکی به امواج الکترومغناطیسی یا سیگنال های نوری، معمولاً در سیستم های مخابراتی استفاده می شود که می توانند از طریق محیط های واسط مختلف مانند هوا، کابل یا فیبر نوری منتقل شوند.
فرستنده ها کابردهای فراوانی دارند و معمولاً در رادیو، تلویزیون، مخابرات، سیستم های ارتباطی بی سیم و سیستم های ارتباطی ماهواره ای استفاده می شوند.
آنها نقش مهمی در انتقال سیگنال های صوتی، تصویری و داده در دستگاه ها و شبکه های مختلف دارند. با ما همراه باشید تا در مورد اهمیت و انواع این تجهیزات شگفت انگیز بیشتر بدانیم.
سیستم ارسال سیگنال فرستنده
فرستنده الکتریکی، که با نام فرستنده رادیویی نیز شناخته می شود، یک دستگاه الکترونیکی است که برای تولید امواج رادیویی به منظور ارسال داده با کمک آنتن، در یک طیف خاصی از امواج الکترومغناطیسی استفاده می شود.
نقش فرستنده الکتریکی در ارسال پیام
فرستنده قادر به تولید یک جریان متناوب فرکانس رادیویی است که به آنتن اعمال می شود، آنتن نیز به نوبه خود، آن را به صورت امواج رادیویی تابش می کند.
برای انجام این کار، ابتدا فرستنده انرژی را از یک منبع تغذیه می گیرد و آن را به یک جریان متناوب فرکانس رادیویی تبدیل می کند که میلیون ها تا میلیاردها بار در ثانیه، بسته به طیفی که فرستنده نیاز به ارسال دارد، تغییر جهت می دهد.
هنگامی که این انرژی به سرعت در حال تغییر است، از طریق یک رسانا هدایت می شود. در این مورد یک آنتن، امواج الکترومغناطیسی یا رادیویی را به سمت بیرون تابش می کند تا توسط آنتن دیگری که به گیرنده ای متصل است، دریافت شود.
شماتیک عملکرد کلی یک فرستنده
به طور کلی، یک فرستنده از موارد زیر تشکیل شده است:
منبع تغذیه یک جزء ضروری است که عملکرد قابل اعتماد و پایدار آنرا تضمین می کند و انتقال سیگنال های RF را به طور موثر امکان پذیر می کند.
منبع تغذیه، انرژی الکتریکی مورد نیاز برای تولید سیگنال فرکانس رادیویی (RF) و سایر مدارهای لازم برای انتقال سیگنال را فراهم می کند.
منبع تغذیه بسته به نیازهای خاص فرستنده، با استفاده از فناوری های مختلف اجرا می شوند که برخی از اشکال رایج منابع تغذیه مورد استفاده در فرستنده ها عبارتند از:
مبدل AC-DC
در یک فرستنده، نوسانگر مسئول تولید موج حامل است که سیگنال فرکانس پایه است که اطلاعات مدوله شده را حمل می کند. موج حامل باید از نظر فرکانس پایدار و دقیق باشد تا از ارسال و دریافت مناسب اطمینان حاصل شود.
سپس خروجی نوسانگر به یک تقویت کننده وارد می شود و برای تعدیل اطلاعات بر روی موج حامل پردازش می شود. سپس سیگنال مدوله شده از طریق یک آنتن ارسال می شود تا توسط گیرنده دریافت شود.
انواع مختلفی از نوسان سازها در فرستنده ها استفاده می شود، از جمله:
این نوسانگر، از یک تشدید کننده کریستال کوارتز برای تولید فرکانس پایدار استفاده می کند که دقت و پایداری بالایی دارد.
نوسانگر کریستال کوارتز
این نوسانگر برای تغییر فرکانس، از یک مدار تنظیم شده و یک جزء کنترل شده با ولتاژ، مانند دیود وارکتور استفاده می کند. VCO ها معمولاً در فرستنده های مدولاسیون فرکانس (FM) استفاده می شوند.
نوسانگر VCO
از یک حلقه بازخورد برای قفل کردن فرکانس خروجی به فرکانس مرجع استفاده می کند و به طور گسترده در مدارهای سنتز فرکانس استفاده می شود.
نوسانگر قفل شده فاز
مدولاتور وسیله ای است که برای تعدیل سیگنال حامل با اطلاعات یا داده هایی که باید منتقل شوند استفاده می شود.
مدولاتور وظیفه رمزگذاری اطلاعات بر روی سیگنال حامل را دارد، به گونه ای که بتواند به راحتی توسط گیرنده منتقل و رمزگشایی شود. دامنه، فرکانس یا فاز سیگنال حامل را برای نمایش اطلاعات در حال ارسال تنظیم می کند.
انواع مختلفی از مدولاتورها در سیستم های انتقال، مورد استفاده قرار می گیرند و انتخاب مدولاسیون به عواملی مانند وضوح سیگنال مورد نظر، کارایی پهنای باند و ملاحظات تداخل بستگی دارد.
این نوع مدولاتور، دامنه سیگنال حامل را متناسب با دامنه متغیر سیگنال باند پایه تغییر می دهد و معمولاً در پخش رادیویی آنالوگ استفاده می شود.
مدولاتور FM فرکانس سیگنال حامل را متناسب با دامنه متغیر سیگنال باند پایه تغییر می دهد و معمولاً در پخش رادیو FM استفاده می شود.
مدولاتور PM فاز سیگنال حامل را در پاسخ به دامنه متغیر سیگنال باند پایه تغییر می دهد و معمولاً در سیستم های ارتباطی دیجیتال استفاده می شود.
انواع مدولاسیون آنالوگ
مدولاتور QAM هر دو مدولاسیون دامنه و فاز را برای انتقال اطلاعات دیجیتال ترکیب می کند و معمولاً در تلویزیون کابلی دیجیتال و سیستم های ارتباطی ماهواره ای استفاده می شود.
مدولاسیون دامنه چهارگانه
تقویت کننده RF (فرکانس رادیویی) یک جزء مهم است که برای تقویت قدرت سیگنال RF پیش از ارسال آن از طریق آنتن استفاده می شود و سیگنال RF ضعیف را تا سطح توان کافی برای انتقال موثر تقویت می کند.
تقویت کننده RF معمولاً یک تقویت کننده خطی است، به این معنی که شکل و یکپارچگی سیگنال اصلی را حفظ می کند و بسته به کاربرد، در محدوده فرکانس RF، معمولا بین 1 مگاهرتز تا چندین گیگاهرتز کار می کند.
هدف اصلی تقویت کننده RF، غلبه بر تلفات در خط انتقال، کانکتورها، فیلترها و سایر قطعات است که می تواند سیگنال RF را ضعیف کند. همچنین تلفات را جبران می کند و توان کافی برای گسترش دامنه سیگنال یا پوشش ناحیه بزرگتر را نیز فراهم می کند.
تقویت‌کننده های RF را می توان با استفاده از فناوری های مختلفی مانند لوله های خلأ، ترانزیستورهای دوقطبی، ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) یا ترانزیستورهای نیترید گالیوم (GaN) پیاده سازی کرد.
علاوه بر تقویت سیگنال RF، تقویت کننده RF دارای ویژگی هایی مانند فیلتر کردن، تطبیق امپدانس و مدارهای حفاظتی برای اطمینان از عملکرد بهینه و محافظت در برابر رانندگی بیش از حد یا آسیب می باشد.
تقویت کننده
تیونر آنتن یا مدار تطبیق امپدانس وسیله ای است که برای تطبیق امپدانس آنتن با امپدانس خروجی استفاده می شود و کمک می کند تا انتقال توان بین فرستنده و آنتن به حداکثر برسد که در نهایت عملکرد و کارایی کلی سیستم را بهبود می بخشد.
امپدانس خروجی معمولاً به گونه ای طراحی می شود که مقدار خاصی مانند 50 اهم باشد، در حالی که امپدانس آنتن می تواند بسته به ساختار و فرکانس کاری آن متفاوت باشد.
اگر امپدانس آنتن با امپدانس خروجی مطابقت نداشته باشد، ممکن است تلفات عدم تطابق رخ دهد که منجر به انتقال توان کمتر و افزایش انعکاس می شود.
تیونر آنتن یا مدار تطبیق امپدانس از اجزای مختلفی مانند سلف ها، خازن ها و ترانسفورماتورها تشکیل شده است که می توان آنها را طوری تنظیم کرد که امپدانس آنتن را با فرستنده مطابقت دهد.
تیونر آنتن
بسته به استاندارد مورد استفاده و نوع دستگاه، انواع مختلفی از فرستنده ها وجود دارد. به عنوان مثال، بسیاری از دستگاه های مدرن که دارای قابلیت های ارتباطی هستند دارای فرستنده هایی مانند Wi-Fi، بلوتوث، NFC و تلفن همراه هستند.
امواج رادیویی را برای حمل سیگنال های صوتی یا داده ها از نقطه ای به نقطه دیگر ارسال می کند. به عنوان مثال، در یک ایستگاه رادیویی، سیگنال های صوتی توسط یک میکروفون یا سایر منابع صوتی تأمین می شود.
سپس این سیگنال ها تقویت شده و با فرکانس حامل تولید شده توسط یک نوسانگر ترکیب می شوند و در نهایت سیگنال مدوله شده از طریق آنتن ارسال می شود تا به صورت امواج رادیویی منتشر شود.
فرستنده تلویزیون نقش مهمی در ارائه پخش تلویزیونی به بینندگان در سراسر جهان دارد و سیگنال های تلویزیونی را برای انتقال محتوای صوتی و تصویری از ایستگاه های پخش به دستگاه های تلویزیون منتقل می کند.
فرستنده این سیگنال ها را در فرکانس خاصی تقویت و تعدیل می کند که سپس توسط یک آنتن تابش می شود. این فرآیند به سیگنال های تلویزیون اجازه می دهد تا مسافت های طولانی را طی کنند و توسط آنتن های تلویزیون در خانه یا سایر دستگاه های گیرنده دریافت شوند.
یک فرستنده دیجیتال تلویزیون
فرستنده بلوتوث، دستگاهی است که به شما امکان می‌دهد دستگاه های صوتی فاقد بلوتوث، مانند تلویزیون، سیستم های استریو یا رایانه ها را به هدفون، بلندگوها یا گیرنده های دارای بلوتوث متصل کنید.
ئر حقیقت، به عنوان پلی بین منبع صوتی و دستگاه بلوتوث عمل می کند و صدا را به صورت بی سیم منتقل می کند و این امکان را فراهم می کند که بدون نیاز به سیم یا کابل از یک تجربه صوتی بی سیم لذت ببرید.
فرستنده های بلوتوث معمولاً تا 33 فوت (10 متر) برد دارند و می توانند چندین دستگاه بلوتوث را به طور همزمان پشتیبانی کنند.
یک فرستنده بلوتوث
سیگنال ها را به ماهواره ها برای برقراری ارتباط در فواصل طولانی ارسال می کند و وظیفه انتقال داده ها مانند سیگنال های تلویزیونی یا رادیویی، اطلاعات آب و هوا، سیگنال های GPS و داده های مخابراتی را بر عهده دارد.
یک فرستنده ماهواره ای
فرستنده های ماهواره ای مجهز به یک سیستم آنتن قدرتمند هستند و اغلب از باندهای فرکانسی خاصی برای ارتباط استفاده می کنند.
فرستنده وای فای که به عنوان نقطه دسترسی بی سیم یا روتر (router) نیز شناخته می شود، دستگاهی است که به شما امکان می دهد دستگاه های خود را به یک شبکه بی سیم متصل کرده و به اینترنت دسترسی داشته باشید.
داده ها را از طریق یک اتصال سیمی مانند کابل اترنت از اینترنت دریافت می کند و سپس داده ها را به صورت بی سیم به دستگاه هایی در محدوده انتقال می دهد.
مودم یا فرستنده وای فای
فرستنده NFC که به عنوان خواننده NFC یا نویسنده NFC نیز شناخته می شود، دستگاهی است که می تواند اطلاعات را از طریق فناوری ارتباط میدان نزدیک (NFC) ارسال و دریافت کند.
NFC یک فناوری ارتباط بی سیم کوتاه برد است که به دستگاه ها اجازه می دهد تا داده‌ها را انتقال دهند و با نزدیک کردن آنها به یکدیگر تراکنش های بدون تماس انجام دهند.
فرستنده NFC از یک آنتن، یک میکروکنترلر یا تراشه و نرم افزاری تشکیل شده است که دستگاه را قادر می سازد با سایر دستگاه های دارای NFC مانند تلفن های هوشمند، تبلت ها یا پایانه های پرداخت بدون تماس ارتباط برقرار کند.
فرستنده یک میدان الکترومغناطیسی تولید می کند که می تواند داده ها یا نیرو را بین دستگاه هایی که در مجاورت نزدیک هستند، معمولاً در عرض چند سانتی متر، انتقال دهد.
فرستنده مادون قرمز دستگاهی است که اشعه مادون قرمز را برای اهداف ارتباطی یا کنترل از راه دور ساطع می کند.
معمولاً در سیستم های کنترل از راه دور، انتقال داده های بی سیم و پروتکل های ارتباطی مبتنی بر مادون قرمز مانند IrDA (Infrared Data Association) استفاده می شود.
این فرستنده از یک دیود ساطع نور مادون قرمز (LED) یا دیود لیزری تشکیل شده است که نور نامرئی در طیف مادون قرمز ساطع می کند. این نور می تواند برای انتقال اطلاعات مدوله شود و سپس توسط گیرنده مادون قرمز شناسایی می شود که سیگنال مادون قرمز دریافتی را به داده قابل استفاده تبدیل می کند.
برخی از کاربردهای رایج فرستنده های مادون قرمز شامل کنترل از راه دور برای تلویزیون ها، تهویه مطبوع و سایر دستگاه های الکترونیکی و همچنین انتقال اطلاعات مادون قرمز بین تلفن های همراه یا رایانه است.
فرستنده GPS، همچنین به عنوان مکان یاب یا دستگاه ردیابی GPS شناخته می شود، دستگاهی است که از سیستم موقعیت یاب جهانی برای تعیین و انتقال موقعیت خود استفاده می کند.
این سیگنال از چندین ماهواره GPS برای محاسبه طول و عرض جغرافیایی، ارتفاع و سرعت دریافت می کند. سپس این اطلاعات از طریق شبکه های ارتباطی سلولی یا ماهواره ای به یک دستگاه گیرنده مانند تلفن هوشمند یا رایانه منتقل می شود.
فرستنده های GPS معمولا در بسیاری از برنامه ها از جمله سیستم های ناوبری، مدیریت ناوگان، ردیابی دارایی، ردیابی شخصی و نظارت بر حیات وحش استفاده می شوند.
فرستنده رادار وظیفه تولید و تعدیل سیگنال های رادار را بر عهده دارد که سیگنال با قدرت بالا تولید می کند که برای امواج رادار برای طی مسافت های طولانی و نفوذ در انواع مختلف شرایط آب و هوایی ضروری است.
همچنین سیگنال را بر اساس ویژگی های خاص مانند شکل پالس، فرکانس و مدت زمان تعدیل می کند تا سیستم رادار بتواند اطلاعات مفیدی درباره اشیاء هدف استخراج کند.
فرستنده معمولاً توسط یک کنترل کننده رادار، کنترل می شود که سطح توان مورد نظر، پارامترهای مدولاسیون و سایر تنظیمات انتقال را تنظیم می کند.
فرستنده لیزری دستگاهی است که سیگنال های نور لیزر را ساطع می کند و از فناوری لیزر برای تبدیل سیگنال های الکتریکی به یک پرتو نور متمرکز و بسیار متمرکز استفاده می کند.
فرستنده های لیزری به طور گسترده در کاربردهای مختلفی مانند ارتباطات نوری، سیستم های اندازه گیری مبتنی بر لیزر، حکاکی لیزری، نشانگرهای لیزری و بسیاری موارد دیگر استفاده می شوند.
در ارتباطات نوری از فرستنده های لیزری برای انتقال داده ها در فواصل طولانی از طریق فیبرهای نوری استفاده می شود. پرتو لیزر اطلاعات رمزگذاری شده را حمل می کند و امکان انتقال داده با سرعت و پهنای باند بالا را فراهم می کند.
این انواع می توانند در سیستم های اندازه گیری مبتنی بر لیزر نیز استفاده شوند، جایی که پرتو لیزر ساطع شده برای اندازه گیری دقیق فاصله یا موقعیت استفاده می شود.
شماتیک عملردی یک فرستنده لیزری
این سیستم ها اغلب بر اصل زمان پرواز تکیه می کنند، جایی که زمان لازم برای حرکت پرتو لیزر و انعکاس آن برای تعیین فاصله اندازه‌گیری می شود.
در این مقاله سعی بر این شد که تعریف دقیقی از فرستنده رادیویی انجام شود. در ادامه، بخش های مختلف یک فرستنده را شرح داده و انواع آنها را معرفی کردیم. امیدواری که مفید بوده باشد.
در آخر به شما کاربر عزیز پیشنهاد می کنیم که از بخش محصولات بلورآزما نیز دیدن نمایید. در صورت نیاز می توانید کاتالوگ محصولات را نیز به صورت رایگان دانلود کنید.
منابع
Transmitter and Receiver, Raoul Fernandes.
مقالات منتشر شده در ساعاتی قبل