無線技術専用のページへようこそ

 
このページでは、このWebページを読むのに数分かかる人に無線技術の基礎を伝えようとします。この複雑なトピックに取り組む人々を助けるために、できるだけ単純な言語を使用するようにします。その意味を理解してください。
いつものように、このような広大なトピックを数行にまとめることは不可能ですが、さらに詳しく知りたい場合は、「連絡先」ページにアクセスして私に連絡してください。
私たちが話すことすべてを可能にしてくれた人、つまりグリエルモ・マルコーニに考えと感謝を捧げます。彼がいなければ、このページで話すすべてのものは存在しなかったでしょう。
とりわけ、かつて私の国に来たグリエルモマルコーニは、彼の主治医、つまり著名な科学者、医師、生物学者のジュゼッペタラリコの住居に来ました。

                                        序章

無線技術は、電気、電磁気、したがって電子機器を使用して、通信（無線通信）または制御の目的で電波を送受信する科学です。 それは、目的のための電子機器、すなわち、無線送信機、無線受信機、および送信および受信アンテナの研究および設計を提供します。

概念を単純化するために、周囲の空間に、転送される情報が適切に重ね合わされる（変調）適切な周波数と波長の電磁波（キャリア）を送信することが問題です。この作業は、調整された伝送ライン（同軸ケーブルまたは導波管）を介して出力に接続されている送信機
送信アンテナ。これは、電気信号を、入力に存在する電力に比例する強度の電磁場に変換する役割を果たします。 電磁界の詳細については、このページを参照してください。

すべてが発振タイプの回路に基づいており、直列タイプまたは多くの場合並列タイプにすることができます。これらは、インダクタの物理的特性と、値に応じて単一の周波数で合意する機能を利用する電気回路です。使用されるコンポーネント。、これから、共振周波数を変更して、発振回路のコンポーネントの1つの値を変更するだけで十分であると推測します（受信機）または生成（送信機）。

次に、電磁波は受信アンテナによって受信および増幅されます。受信アンテナは、特定の周波数に調整された発振回路でもあり、逆の手順で動作します。つまり、電磁場を電気信号に変換します。
得られた信号は、受信装置（無線受信機）に調整された別の回線を介して送信されます。受信装置は、通常の発振回路を介して、受信したい周波数を選択し、送信された情報をキャリアから分離します。無線周波数（復調）。送信機、受信機、アンテナの章については、後で理解を深めるために別々の扱いで取り上げます。
無線送信機と受信機が単一の電子機器に共存できる場合があります。この場合、トランシーバーについて説明します。
送信可能な周波数、したがって波長は、電磁スペクトルで示され、下の行にあるズーム可能なテーブルに表示されるさまざまな帯域でインデックスが付けられます。

  
                          電磁スペクトル                                             電磁スペクトルのバンドへの分割
 
送信帯域の選択は、カバーする距離と地面の地形に依存します。これは、スペクトルの下部にある周波数の信号が、送信機と受信機の間にある障害物を克服する能力を持っているためです（電気部品の磁気部品の普及）が、エレクトロスモッグによる比較的比例した汚染を伴う高出力によってサポートされなければなりません。
さらに、約30 MHzまで、これらの放射の受信は、いわゆるフェージング、つまり受信信号の強度の連続的な変化の影響を受けます。これは、地球の大気の層の厚さの連続的な変化によるものです。このタイプの信号を反射し、長距離での伝搬を可能にします。一方、直接波による伝搬は安定しています。
残念ながら、上記の制限により、低帯域の使用は徐々に使用されなくなり、インターネットストリーミングとデジタル衛星通信に置き換えられ、このタイプの放射に固有の制限なしに高品質が可能になります。
ただし、主に大きなスペースを単一の送信機でカバーする必要がある場合に使用されます。

周波数が高くなると、電磁波は30 MHz以降の光範囲になるまで、邪魔になる障害物から吸収されて遮蔽される傾向があります。つまり、送信機は受信機を見る必要があります。そうしないと、放射信号の受信が不可能になります。しかし、特定のエリアをカバーするために複数の送信システムを設置する必要があることを考えると、比較的低い送信電力を使用できるという利点があります。
ただし、常に可能な限り高い位置に配置して、光学範囲を拡大し、伝送システムがサービスを提供する領域を拡大するようにしています。

伝送帯域の選択は、伝送される情報の品質を直接条件することにも留意する必要があります。これは、低帯域では、利用可能なスペースが限られているため、狭い伝送チャネルを使用する必要があるためです。キャリア（変調）に情報を重ね合わせるために使用される方法のタイプに関係なく、最大変調周波数は、伝送チャネルが9または10KHzの場合は4.5KHz、チャネル幅が5KHzの場合は3KHzです。
言うまでもなく、あらゆる種類の外乱に影響されない狭帯域FM周波数変調を使用すると、品質は大幅に向上しますが、制限は残ります。
次に、ブロードバンドFMを使用しますが、残念ながら75 KHzチャネルでは高帯域に限定されるため、最大送信周波数は15 KHzになり、Hi-Fi品質になります。
デジタル変調の場合、品質はB.E.Rに依存します。 （ビット誤り率）と使用されるデータ圧縮のタイプ、しかし、妨害に対する非常に高い耐性と狭いチャネル（圧縮）で大量の情報を送信する可能性の利点があります。
一般に、非常に高い周波数の電磁波の光伝搬は、ポイントツーポイント通信に利用されます。つまり、通信バックボーン（電話、テレビ、ラジオなど）を作成するために使用される無線リンクが作成されます。次に、ローカル送信機を接続しました。無線リンクは、次の図のように表すことができます。
 
                  
 無線リンクでは、通常は放物線状の非常に指向性のあるアンテナが使用されます。
何が露出されているかをよりよく理解できるようにするズーム可能な画像をいくつか示します。

               無線リンクとレーダーを備えた伝送システム                                 直列型発振回路
 
                     宙通信用パラボラアンテナ                                                  パラレル発振回路

                                        送信機

アンテナを介して電波を送信するために、その目的のために設計および構築されたデバイスを使用します。無線周波数送信機について話します。これは、使用する変調の種類によって異なる、さまざまな段階で形成される非常に複雑なデバイスですが、いずれの場合も、常に最初のステージとして、目的の周波数を持つキャリアを生成する電子発振器を提供し、最後のステージとして、電力を生成するために必要な適切な値に電圧と電流の値を上げるパワーアンプを提供します希望の距離をカバーするのに適しています。

発振器は、アクティブおよびパッシブ電子部品を使用する電子回路であり、調整された発振回路とアクティブ部品（トランジスタまたはバルブ）を介して、設計段階で確立された周波数の電子信号を生成します。私たちが興味を持っている伝送では、発振器が時間の経過とともに安定した周波数の信号を供給することが非常に重要です。これを取得するには、クォーツと呼ばれる圧電効果を持つ特定のコンポーネントが発振回路に導入され、発振を安定させます。電源電圧に依存せず、特定の制限内で温度にも依存しません。マルチチャネル回路では、多くのクォーツの使用を避けるために、P.L.L。と呼ばれる特定の回路が使用されます。 （フェーズロックループ）、単結晶を使用してすべての周波数を安定した方法で生成します。
最近、D.D.S。と呼ばれる新しいコンセプトのデジタル回路（ダイレクトデジタルシンセシス）アナログのものに比べて多くの利点がある数値制御を備えています。

次に、発振器からの出力信号は、変調器ステージ、つまり、送信されるキャリアで送信される情報を重ね合わせて放射される回路に到達します。キャリア周波数が安定して変化する振幅変調（AM）を使用するかどうかによって異なります。
振幅、または振幅が安定して周波数が変化する周波数変調（FM）、またはFSKやAFSKなどの位相変調。
デジタル変調（Wi-Fiに使用）もあり、D.A.B。+の場合、タイプごとに異なる変調器が必要です。

最後に、変調された信号は選択的パワーアンプステージに到達します。これにより、電圧と電流の値が、プロジェクトが所定の領域をカバーするために必要なパワーまで上昇します。
アンテナに信号を運ぶ伝送線路は、特定のコネクタを介して送信機の出力に接続されます

すべての同軸ケーブルまたは導波管伝送ラインには、伝送と受信の両方で不一致と信号損失を回避するために、パス全体で尊重する必要がある特性インピーダンスがあることに留意する必要があります。
送信の特性インピーダンスは、通常、送信デバイスでは52Ω、受信デバイスでは75Ωに設定されます。
以下は、一般的な送信機とその他の説明画像の拡張可能なブロック図です。

     
 
   

                         トランシーバー                             TVラジオ伝送システムのズーム可能なビュー

                                 
    RAIサンニコーラデラルト                                           インピーダンス50ΩのタイプNコネクタ

                                          ラジオ受信機  

無線受信機は、無線送信機によって以前に送信された信号を復元（復調）する役割を担う電子デバイスです。最も一般的なもの、つまりスーパーヘテロダインタイプのみを検討します。

受信アンテナによって収集された信号は、電磁波からそれとの電位差に変換され、受信機の入力に送信されます。受信機は、最初のステージとして、受信する周波数に調整された増幅器帯域フィルターを備えています。は、小信号と低ノイズ用の増幅器であり、低強度の信号でも増幅できるため、受信機の感度を高めることができます。
スーパーヘテロダイン受信機の場合の次のステージは、受信する周波数から中間周波数の値（AMレシーバーの場合は455 KHz、FMの場合は10.7 MHz）を引いた値に調整された可変周波数発振器（局部発振器）とステージです。来る信号が混合されるコンバーターミキサー
アンテナアンプフィルター（フロントエンド）から
局部発振器の。
コンバーターの出力では、入力フィルターと局部発振器の発振器回路をどこで調整するかに関係なく、固定周波数信号が見つかります。この信号は、2つの周波数（中間周波数）間のビートの結果です。
次に、中間周波数信号は2つまたは3つの調整された選択的な増幅器ステージに送信されます。これらのステージは、中間周波数のみを増幅し、その他の不要な信号を排除します。

これまで説明してきた受信機の段は、変調の種類に関係なく同じですが、次の段、つまり復調する信号によって復調器が異なり、シンプルです（ダイオードと低値コンデンサ）AMの場合F.M.の場合ははるかに複雑です位相変調やデジタル変調では複雑さが増します。

次の最後のステージは、スピーカーを駆動するために復調された信号を増幅するオーディオアンプです。これは、このサイトのアクティブコンポーネントページに示されているタイプにすることができます。

直接増幅を備えた、つまり局部発振器とミキサーを備えていないが、アンテナ入力に調整された発振回路、復調器、およびオーディオアンプのみを備えた受信機もあります。もちろん、これらのタイプの受信機は、スーパーヘテロダインの感度と選択性の特性を持つことはできませんが、最初は問題ありません。下の図で実行可能な例を見つけることができます。

最近では、チューニングや変換後の信号処理をA / D変換後に完全にデジタル化する新世代受信機の世界市場に参入しており、フィルタリングの改善やヒスノイズの除去など、多くのメリットがあります。しかし、とりわけ主な利点は、受信機全体が非常に小さい寸法でコストが無視できる単一の集積回路にあることです。このタイプの典型的な受信機集積回路は、このリンクでデータシートを見つけることができるSI4702です。欠点感度が低く、信号の変化への適応がそれほど速くなく、オーディオ品質が疑わしい場合や人工的な感覚を持っている場合があります。

ここにいくつかの説明画像があります。より良いビューのためにそれらを拡大する必要があります。
  

                                  典型的なスーパーヘテロダイン受信機のブロック図


   
        
                              直接復調AM受信機、復調器なしで調整されたフロントエンド 

 内部に見られるスーパーヘテロダインAM-FM受信機    チューナーD.S.Pオールインワン

                                    アンテナの送受信

トピックを締めくくるために、無線技術の広大なトピックについて、この分野でおそらく（アマチュアレベルで）最も考慮されていないが、実際には最も重要なコンポーネントであるアンテナについて説明します。
これは、送信機によって生成された信号を放射し、受信機の入力で同じ信号を受信するのに役立ちます。

受信アンテナと送信アンテナは同じ物理法則に基づいており、リバーシブルです。つまり、送信機の電力を受信できるサイズであれば、受信と送信の両方で同じアンテナを使用できます。
受信アンテナは調整された共振システムであり、その両端に、それが浸されている電磁場に比例した電気信号を供給します。
送信アンテナは調整された共振システムであり、その両端に印加される信号の電力に比例した電磁界を自身の周りに生成します。

それが共振する周波数と波長の値、したがってそれが最大の感度を持つものは、その物理的寸法に依存するため、特定の周波数の理想的なアンテナは、その波長のメートル単位の同じ長さでなければなりません。 、この場合、最高のパフォーマンスを発揮する全波アンテナについて説明します。アンテナは、変換および伝搬効率のわずかな低下を受け入れる波長タイプ1 / 2、3 / 4、および1/4のサブマルチプル測定で作成することもできますが、これにより、下部での送信の場合、アンテナをはるかに小さくすることができます。電磁スペクトルの一部。

作成でき、他のすべての基礎を形成する最も単純なアンテナはヘルツダイポールです。これは、300000 /周波数の式を使用して計算できる全長の導電性材料の2つの要素で構成されます。ここで、300000は光速はKm/sで、周波数は双極子が機能しなければならない周波数であり、ヘルツで表されます。
垂直位置に配置された場合に全方向に自身のフィールドを放射するダイポールから始めて、一方向にのみ放射する特性を持つ他のパッシブダイポールディレクティブまたは指向性アンテナを追加することによって取得します。
指向性アンテナの利点は、放射フィールドまたは受信フィールドを一方向にのみ集中させて、特定の領域のみにサービスを提供すること、または一方向にのみ受信して他のすべてを破棄することです。
最も使用されている指向性アンテナは八木と放物線であり、無線リンクでの高い指向性、または宇宙通信や衛星通信に使用されます。

次に、アンテナは、送信機出力または受信機入力の特性インピーダンスと等しい特性インピーダンスを持つ同軸ケーブルによって形成された伝送ラインを介して送信機または受信機に接続されます。
同軸ケーブルは、円筒形の絶縁材料に浸された導体によって形成され、次に、内部導体に向かってスクリーンの機能を備えた導電性材料の編組によって覆われます。全体は、雨や機械的な外傷からすべてを隔離するプラスチックまたはゴムの鞘で保護されています。
円筒形の絶縁体のセクションは、伝送線路の特性インピーダンスを決定します。前述のように、損失を避けるために、それは接続される装置のインピーダンスと一致する必要があります。

このテキストをクリックすると、XLSファイルをダウンロードできます。 特に、共振しなければならない周波数から双極子を計算できるようにしました。

こちらがズーム可能な画像です。

  
                      アンテナへの伝送線路                                           HF短波ダイポールアンテナ

  

            伝送線路を備えたダイポール                                 無線リンクを備えたタワーの表現

結論として、この小さなテキストで無線技術についてのすべてを要約することは不可能であることを繰り返し述べたいと思いますが、深化する場合や専門家のアドバイスが必要な場合は、「連絡先」ページから私に連絡してください。

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