Tuner یک دستگاه الکترونیکی است که عملکرد اصلی آن برای انتخاب سیگنال از یک فرکانس خاص از یک سیگنال RF پیچیده و تبدیل آن به یک فرکانس متوسط (IF) یا سیگنال دیجیتالی است که می تواند توسط مدارهای بعدی پردازش شود. جوهر آن مؤلفه اصلی برای انتخاب فرکانس و پیش پردازش سیگنال است.
عمل:
1. انتخاب فرکانس:
فرکانس های هدف با فیلترهای قابل تنظیم یا حلقه های قفل شده فاز (PLL) مانند تیونرهای تلویزیونی که باند کامل 54-860MHz را پوشش می دهند ، قفل شده اند.
از تعویض چند باند پشتیبانی کنید ، مانند پخش تنظیمات تنظیم کننده اتومبیل AM/FM/DAB در همان زمان.
2. پیش پردازش Signal:
تقویت نویز کم (LNA): سیگنال های ضعیف RF (به عنوان مثال ، زیر -90dbm) را با شکل نویز کمتر از 2DB تقویت می کند.
مخلوط کردن و پایین آمدن: تبدیل سیگنال های با فرکانس بالا (به عنوان مثال ، سیگنال های ماهواره ای 10 گیگاهرتز) به فرکانس های میانی (به عنوان مثال ، 950-2150MHz) برای پردازش آسان بعدی.
کنترل افزایش اتوماتیک (AGC): به صورت پویا سود را برای اطمینان از سیگنال های خروجی پایدار تنظیم می کند ، و طراحی AGC حلقه دوگانه قابلیت های ضد تفاوتی سیگنال قوی را بهبود می بخشد.
3.Nti-Interence و فیلتر:
فیلترهای باند ساخته شده در تداخل مجاور ، مانند رد خارج از باند 60DBC برای تیونرهای ایستگاه پایه 5G سرکوب می کنند.
تیونر دیجیتال شکل گیری طیفی دقیق را با فیلترهای FIR/IIR امکان پذیر می کند.
عناصر تشکیل دهنده
1. مدار اتصال: مسئول دریافت سیگنال های RF از آنتن ها یا منابع دیگر و انتقال آنها به مدار پردازش بعدی تیونر. مدار ورودی به طور معمول شامل یک شبکه تطبیق امپدانس برای اطمینان از تطبیق امپدانس بین منبع سیگنال و تیونر برای کاهش بازتاب سیگنال و از دست دادن قدرت است.
2. فیلتر قابل حمل: یکی از اجزای اصلی تیونر است که یک سیگنال فرکانس خاص را از سیگنال RF ورودی انتخاب می کند. از فیلترهای قابل تنظیم می توان برای انتخاب سیگنال ها در فرکانس های مختلف با تغییر پارامترهای خود (مانند خازن ، القاء و غیره) استفاده کرد و فیلترهای قابل تنظیم مشترک شامل فیلترهای LC ، فیلترهای سرامیکی ، فیلترهای موج سطح صوتی (SAW) و فیلترهای موج آکوستیک فله (BAW) است.
3. نوسان ساز (نوسان ساز محلی): یک سیگنال محلی با ثبات فرکانس تولید می کند که با سیگنال RF ورودی مخلوط می شود و سیگنال RF را به یک سیگنال IF تبدیل می کند. این نوسان ساز معمولاً از نوسان سازهای کریستالی ، مدارهای حلقه قفل شده فاز (PLL) و غیره تشکیل شده است تا از پایداری و صحت زیاد فرکانس تولید شده اطمینان حاصل شود.
4.Mixer: سیگنال RF ورودی را با سیگنال محلی تولید شده توسط نوسان ساز محلی مخلوط کرده و با توجه به اصل سنتز فرکانس ، سیگنال فرکانس میانی ایجاد کنید. میکسرها معمولاً از مؤلفه های غیرخطی مانند دیودها و ترانزیستورها تشکیل شده اند و عملکرد آنها تأثیر مهمی در عملکرد کلی تیونر دارد.
5.IF تقویت کننده: برای افزایش دامنه سیگنال ، خروجی سیگنال را توسط میکسر تقویت کنید و پردازش سیگنال بعدی را تسهیل کنید. اگر آمپلی فایرها به طور معمول از سود بالاتری برخوردار باشند و عملکرد سر و صدای بهتری داشته باشند تا اطمینان حاصل شود که اگر سیگنال ها به دامنه کافی تقویت شوند ، ضعیف هستند.
مدار کنترل افزایش اتوماتیک (AGC): به طور خودکار سود تیونر را بر اساس استحکام سیگنال ورودی تنظیم می کند و دامنه سیگنال خروجی را در یک محدوده نسبتاً پایدار نگه می دارد. مدارهای AGC ضمن اطمینان از تقویت کافی سیگنال های ضعیف ، از اضافه بار سیگنال جلوگیری می کنند.
6. مدار خروجی: خروجی سیگنال فرکانس میانی پردازش شده یا سیگنال دیجیتال به مدار پردازش سیگنال بعدی ، مانند demodulator ، پردازنده سیگنال دیجیتال و غیره. مدار خروجی معمولاً شامل یک تقویت کننده بافر ، شبکه تطبیق امپدانس و غیره است تا از کیفیت و پایداری سیگنال خروجی اطمینان حاصل شود.
پارامترهای مشترک
1.FREQUENCY RANGE: به دامنه فرکانس سیگنالهایی اشاره دارد که تیونر می تواند دریافت و پردازش کند ، به عنوان مثال ، تیونرهای تلویزیون ممکن است باند فرکانس 54-860MHz را پوشش دهند ، در حالی که تیونرهای ماهواره ای ممکن است در نوارهای فرکانس بالاتر ، مانند باند Ku (10.7-12.75GHz) و غیره کار کنند.
2. حساسیت: حداقل استحکام سیگنال را نشان می دهد که تیونر می تواند تشخیص دهد ، که به طور معمول در دسی بل Milliwatts (DBM) اندازه گیری می شود. هرچه حساسیت بیشتر باشد ، تیونر ضعیف تر می تواند سیگنال ضعیف تری دریافت کند ، به عنوان مثال برخی از تیونرهای رادیویی با کیفیت بالا دارای حساسیت تا 100dbm یا کمتر هستند.
شکل 3. noise: این یک اندازه گیری از سطح نویز در داخل تیونر است ، که نشان دهنده نسبت نسبت سیگنال به نویز سیگنال ورودی به نسبت سیگنال به نویز سیگنال خروجی است که معمولاً در دسی بل (DB) بیان می شود. هرچه شکل نویز کمتر باشد ، صدای تیونر به سیگنال اضافه می شود ، عملکرد بهتر می شود و شکل نویز یک تیونر خوب به طور کلی می تواند کمتر از 2DB باشد.
4.Gain: به بزرگنمایی سیگنال ورودی توسط تیونر ، معمولاً در دسی بل (DB) اشاره دارد. بزرگی افزایش تعیین می کند که تیونر چقدر می تواند یک سیگنال ضعیف را تقویت کند ، به عنوان مثال ، یک تیونر با افزایش 30dB می تواند قدرت سیگنال ورودی را با ضریب 1000 تقویت کند.
5.Selectivity: توانایی تیونر را برای انتخاب سیگنال فرکانس هدف از طیف گسترده ای از سیگنال های فرکانس ، که اغلب در دسی بل (DB) بیان می شود ، اندازه گیری می کند. هرچه انتخاب بهتر باشد ، توانایی تیونر در سرکوب سیگنال های فرکانس مجاور قوی تر می شود و به آن اجازه می دهد تا سیگنال های هدف را با دقت بیشتری دریافت کرده و تداخل را کاهش دهد.
6. ثبات فرکانس نوسان ساز: نوسان ساز محلی بخشی از تیونر است که یک سیگنال فرکانس ثابت ایجاد می کند و پایداری فرکانس نوسان ساز محلی مستقیماً بر عملکرد تیونر تأثیر می گذارد. نوسان ساز محلی بسیار پایدار اطمینان می دهد که تیونر می تواند سیگنال ورودی را به طور دقیق به IF در شرایط مختلف محیطی تبدیل کند.
چگونه کار می کند:
1. مکانیسم اصلی تیونر آنالوگ
مدار رزونانس LC: تغییر فرکانس رزونانس از طریق خازن متغیر یا القاء ، مانند سوئیچینگ باند VHF/UHF برای تیونرهای تلویزیون.
اختلاط و نوسان ساز محلی:
نوسان ساز محلی (LO) یک سیگنال فرکانس ثابت (به عنوان مثال ، 38 مگاهرتز) تولید می کند و با سیگنال RF ورودی مخلوط می شود تا یک فرکانس متوسط تولید کند.
Varactor برای دستیابی به تنظیم فرکانس مداوم ، ظرفیت اتصال را از طریق ولتاژ تنظیم می کند.
2. مسیر فنی تیونر دیجیتال
تبدیل آنالوگ به دیجیتال (ADC):
میزان نمونه برداری برای تحقق قضیه Nyquist (2x حداکثر فرکانس بزرگتر از یا مساوی با سیگنال) لازم است و وضوح 12 بیتی ولتاژ حداقل وضوح 0.8mV را امکان پذیر می کند.
مثال: یک تیونر ایستگاه پایه 5G از ADC 14 بیتی برای کنترل سیگنال های MMWave 28 گیگاهرتز استفاده می کند.
پردازش سیگنال دیجیتال (DSP):
الگوریتم های FFT تجزیه و تحلیل طیف را فعال می کنند و فیلتر تطبیقی کیفیت سیگنال را بهینه می کند.
فن آوری های رادیویی تعریف شده با نرم افزار (SDR) تنظیم مجدد پویا ، مانند تنظیم کننده SI479X7 Silicon Labs ، که از استانداردهای پخش جدید با ارتقاء سیستم عامل پشتیبانی می کند ، امکان پذیر است.
3 فرآیند پردازش معمولی
ورودی های RF → فیلترهای باند → تقویت LNA → مخلوط کردن به اگر → در صورت فیلتر → نمونه برداری ADC → DEDODULATION DSP → خروجی های دیجیتال.
