Memahami diskriminator seekor foster

Diskriminator Foster-Seeley adalah sejenis pengesan FM yang digunakan secara meluas pada pertengahan tahun 1900-an.Ia berfungsi dengan menggunakan pengubah khas untuk mengubah perubahan frekuensi dalam isyarat FM ke dalam perubahan amplitud.Perubahan amplitud ini kemudian diproses untuk menghasilkan output DC, dengan perubahan voltan berdasarkan kekerapan isyarat FM.Pengesan ini dikenali sebagai mudah dan berkesan, terutamanya apabila isyaratnya kuat dan mantap.

Artikel ini melihat bagaimana diskriminator Foster-Seeley berfungsi, menerangkan bahagiannya, bagaimana ia beroperasi, dan peranannya yang penting dalam perkara seperti penerima radio FM dan sistem radar.Ia juga membandingkannya dengan diskriminator FM yang lain, seperti pengesan nisbah dan pengesan gelung terkunci fasa (PLL), untuk memahami manfaatnya, kelemahan, dan seberapa baik ia sesuai dengan teknologi yang berbeza.

Katalog

Rajah 1: Gambarajah litar diskriminator foster-seeley

Asal dan pencipta Foster-Seeley Discriminator

Dudley E. Foster dan Stuart William Seeley adalah pencipta penting dalam bidang elektronik, yang paling terkenal kerana mewujudkan litar Foster Seeley pada tahun 1936. Ini adalah ketika teknologi radio berkembang pesat, dan meningkatkan isyarat radio adalah tumpuan utama.Foster bekerja sebagai jurutera di Western Electric, sementara Seeley bersama RCA.Bersama -sama, mereka membuat litar yang membantu meningkatkan teknologi modulasi frekuensi (FM), menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan kestabilan frekuensi radio.

Litar Foster Seeley pada asalnya direka untuk memastikan frekuensi radio stabil semasa penghantaran, yang dipanggil kawalan frekuensi automatik.Ia kemudiannya mendapati bahawa ia juga hebat di demodulasi FM, bermakna ia boleh mengubah perubahan frekuensi menjadi bunyi.Prestasi litar yang mantap dan boleh dipercayai menjadikannya sebahagian daripada radio FM.

Dari tahun 1930 -an hingga 1970 -an, Litar Foster Seeley biasanya digunakan dalam radio untuk menyahkod isyarat FM.Ia memainkan peranan penting dalam Perang Dunia II dan dalam sistem komunikasi tentera dan awam.Reka bentuknya yang mudah menjadikannya popular selama bertahun -tahun.Menjelang akhir abad ke -20, litar bersepadu (ICS) digunakan secara meluas.Cip kecil ini boleh memegang beribu -ribu transistor, menjadikan peranti lebih kecil, lebih murah, dan lebih cekap.Akibatnya, kaedah yang lebih baru untuk penyahkodan FM menggantikan litar Foster Seeley, dan ia menjadi ketinggalan zaman, mencerminkan peralihan besar ke arah teknologi kompak dan digital dalam industri elektronik.

Rajah 2: Diskriminator Foster-Seeley

Komponen diskriminator foster-seeley

Pengubah

Bahagian utama diskriminator Foster-Seeley adalah pengubah dengan gegelung sekunder yang ditenggelamkan pusat.Pengubah ini memecah isyarat FM menjadi dua arus bertentangan.Ketuk pusat didasarkan, dan kedua -dua bahagian isyarat pergi ke diod berasingan.Persediaan ini membantu membandingkan perbezaan fasa dan amplitud yang diperlukan untuk penyahkodan isyarat yang tepat.

Satu perbezaan utama ialah diskriminator Foster-Seeley tidak mempunyai penggulungan ketiga pada pengubah.Pengesan nisbah menggunakan penggulungan tambahan untuk membantu membuat penyahkodan lebih stabil, terutamanya apabila kekuatan isyarat berubah.Penggulungan tambahan ini juga menjadikan pengesan nisbah kurang sensitif terhadap variasi amplitud.

Tercekik

Tercekik dalam litar ini mengekalkan output stabil dengan mengekalkan tahap DC yang tetap.Ia diletakkan di mana isyarat yang diperbetulkan dari diod bertemu.Tercekik membantu melicinkan bunyi frekuensi tinggi dan mengawal aliran arus.Tanpa itu, output tidak stabil, yang mempengaruhi isyarat yang dikodkan.

Dalam litar Foster Seeley, tercekik memainkan peranan yang serupa dengan penggulungan ketiga dalam pengesan nisbah tetapi kurang berkesan.Walaupun tercekik membantu menstabilkan output, ia tidak sepenuhnya mengendalikan perubahan dalam amplitud serta penggulungan ketiga dalam pengesan nisbah.Ini menjadikan diskriminator Foster-Seeley lebih mudah dan lebih murah untuk dibina tetapi lebih cenderung dipengaruhi oleh perubahan kekuatan isyarat.

Diod

Dua diod diletakkan secara simetri di kedua -dua belah gegelung sekunder pengubah.Setiap diod memproses isyarat dari sisinya, mewujudkan dua voltan DC yang berasingan.Voltan ini kemudian dibandingkan dengan mengukur perubahan dalam isyarat FM.Persediaan seimbang diod memastikan output rapat dengan isyarat asal, walaupun perubahan amplitud input.

Kapasitor

Kapasitor adalah penting dalam litar yang sepadan dengan kekerapan isyarat FM.Mereka bekerja dengan diod dan pengubah untuk menyaring isyarat yang tidak diingini, yang membolehkan hanya yang tepat untuk lulus.Bersama dengan pengubah, mereka membantu membahagikan isyarat ke bahagian yang betul dan menyimpannya seimbang.Kapasitor membantu menjaga kekerapan litar stabil dan isyarat mantap.

Resistor beban

Resistor beban ditemui pada output diod, di mana mereka menjadikan arus menjadi voltan yang sepadan.Voltan ini memegang isyarat akhir yang mengandungi bunyi atau data asal.Resistor membantu membentuk isyarat yang betul, yang membolehkan kandungan asal dapat dipulihkan selepas proses demodulasi.

Rajah 3: Komponen Diskriminator Foster-Seeley

Bagaimanakah diskriminator foster-seeley berfungsi?

Diskriminator Foster-Seeley berfungsi dengan mengubah perubahan kekerapan isyarat FM (frekuensi modulasi) menjadi sesuatu yang berguna, seperti bunyi.Tidak seperti AM (modulasi amplitud), yang mengubah betapa kuatnya isyarat, FM mengubah kekerapannya.Tugas diskriminator adalah untuk mengambil dan memahami perubahan ini supaya bahagian lain, seperti pembesar suara, boleh menggunakan maklumat tersebut.

Inti diskriminator mempunyai dua litar yang diperbuat daripada gegelung dan kapasitor.Litar ini diselaraskan dengan teliti untuk memadankan kekerapan utama isyarat FM.Oleh kerana isyarat melalui litar ini, mereka bertindak balas terhadap perubahan kekerapannya, dan membantu mengubah perubahan tersebut menjadi isyarat elektrik yang dapat diproses lebih jauh.

Rajah 4: Kerja diskriminator Foster-Seeley

Bahagian utama diskriminator adalah pengubah, ia mempunyai penggulungan pusat khas.Pengubah ini memecah isyarat FM ke dalam dua bahagian yang sama tetapi dengan fasa bertentangan -apabila satu isyarat meningkat, yang lain jatuh, seperti imej cermin.

Pemisahan ini mendapat isyarat siap untuk langkah seterusnya, di mana perubahan kekerapan akan berubah menjadi variasi kekuatan isyarat.Kedua -dua isyarat ini dihantar ke diod yang berasingan, dan menghidupkan arus berselang (AC) ke arus langsung (DC).Ini memberikan dua output DC, satu untuk setiap bahagian isyarat perpecahan.

Tingkah laku litar dengan frekuensi yang dipadankan dan tidak sesuai

Kekerapan yang dipadankan (tiada sisihan): Apabila kekerapan isyarat masuk betul -betul sejajar dengan kekerapan pusat litar yang ditala, isyarat berpecah sama rata apabila ia melewati dua bahagian pengubah.Kedua -dua bahagian isyarat kekal seimbang.Selepas melalui diod, isyarat yang diperbetulkan menghasilkan voltan yang sama tetapi bertentangan.Voltan yang menentang ini membatalkan satu sama lain, menyebabkan tiada voltan output.Keadaan seimbang ini berlaku apabila tiada modulasi, yang mewakili kekerapan pembawa.

Kekerapan yang tidak sesuai (sisihan): Apabila kekerapan isyarat masuk beralih dari kekerapan pusat, disebabkan oleh modulasi, keseimbangan antara kedua -dua isyarat terganggu.Jika kekerapan meningkat di atas kekerapan pusat, satu sisi litar menghasilkan voltan yang lebih tinggi daripada yang lain.Sebaliknya, jika kekerapan jatuh di bawah kekerapan pusat, sisi lain menghasilkan voltan yang lebih tinggi.Diod membetulkan isyarat yang tidak sama rata ini, dan perbezaan voltan mewujudkan sama ada voltan keluaran positif atau negatif.Sama ada output positif atau negatif bergantung kepada sama ada peralihan kekerapan di atas atau di bawah pusat.Voltan output ini secara langsung berkaitan dengan jumlah sisihan kekerapan dan membawa maklumat yang dimodulasi.

Rajah 5: Skema sistem diskriminator frekuensi berasaskan kelewatan

Perbezaan fasa dalam pemprosesan isyarat dan kesan modulasi dan demodulasi

Perbezaan fasa antara isyarat memainkan peranan penting dalam pemprosesan isyarat, terutamanya dalam cara diskriminator foster-seeley berfungsi.Apabila isyarat FM masuk ke diskriminator, ia dibahagikan kepada dua laluan oleh pengubah.Pengubah ini mewujudkan dua isyarat yang betul -betul bertentangan dengan fasa (180 darjah selain).Perbezaan fasa ini memerlukan diod litar untuk mengesan perubahan dalam kekerapan isyarat dengan betul.

Oleh kerana kekerapan perubahan isyarat masuk disebabkan oleh modulasi, perbezaan fasa antara kedua -dua laluan berubah sedikit.Peralihan fasa ini disambungkan kepada variasi kekerapan.Apabila kekerapan bergerak dari nilai pusat, perbezaan fasa menjadi lebih ketara.Perubahan fasa ini memberi kesan kepada kekuatan isyarat yang mencapai diod, menyebabkan tahap voltan yang berbeza.

Rajah 6: Demodulasi diskriminator Foster-Seeley

Kesan modulasi: Modulasi mengubah kekerapan isyarat FM berdasarkan amplitud isyarat asal.Perubahan kekerapan ini mempengaruhi perbezaan fasa antara kedua -dua isyarat dalam diskriminator.Litar mengesan peralihan ini dan mengubahnya menjadi perubahan voltan yang mewakili isyarat modulasi asal.

Kesan demodulasi: Semasa demodulasi, diskriminator menggunakan perbezaan fasa untuk menghasilkan voltan yang sepadan dengan perubahan kekerapan dalam isyarat FM.Voltan ini sepadan dengan isyarat asal, seperti aliran audio, yang kemudiannya boleh diproses atau dikuatkan untuk mendengar.

Rajah 7: Keluk demodulator

Aplikasi diskriminator seekor foster

Penerima radio FM

Diskriminator Foster-Seeley paling terkenal dengan penggunaannya dalam radio FM.Sebelum kaedah ini dibangunkan, cara penyahkodan isyarat FM yang lebih awal tidak begitu baik dan menyebabkan lebih banyak gangguan.Terima kasih kepada diskriminator Foster-Seeley, Radio FM kini menghasilkan bunyi yang lebih jelas, menjadikan muzik dan siaran lebih baik untuk berjuta-juta pendengar hari ini.

Telekomunikasi

Dalam telekomunikasi, penyahkodan isyarat jelas diperlukan untuk komunikasi yang lancar.Diskriminator Foster-Seeley digunakan dalam sistem seperti komunikasi gelombang mikro dan satelit, sering menggunakan modulasi frekuensi untuk menghantar data ke jarak jauh.Ia membantu mengekstrak data dengan tepat dari isyarat, memastikan bahawa suara, video, atau maklumat lain dihantar dengan jelas.

Sistem radar

Sistem radar menggunakan modulasi kekerapan untuk mengesan jarak dan mengesan objek bergerak.Diskriminator Foster-Seeley membantu memproses isyarat radar, yang membolehkan sistem mengira lokasi dan kelajuan objek dengan betul.Tanpa itu, ketepatan radar akan jatuh, mempengaruhi sistem penting seperti kawalan lalu lintas udara dan pemantauan cuaca.

Radio dua hala

Dalam peranti seperti walkie-talkies dan radio komunikasi jarak pendek, diskriminator foster-seeley membantu memberikan penghantaran suara yang jelas.Ini penting untuk perkhidmatan kecemasan, tentera, dan industri lain di mana komunikasi yang jelas diperlukan, terutamanya dalam persekitaran yang bising atau sukar.

Komunikasi Pesawat dan Marin

Dalam sistem penerbangan dan marin, isyarat FM digunakan kerana mereka menentang bunyi dan gangguan.Sebagai contoh, radio pesawat menggunakan FM untuk bercakap dengan kawalan lalu lintas udara.Diskriminator Foster-Seeley memastikan isyarat-isyarat ini dikodkan dengan betul, memastikan komunikasi yang lancar dan jelas seperti situasi kecemasan.

Sistem Kawalan Kekerapan Automatik (AFC)

Diskriminator Foster-Seeley berguna dalam sistem yang perlu mengekalkan frekuensi yang stabil, seperti penerima TV dan peralatan komunikasi.Ia membantu sistem membetulkan sebarang perubahan kekerapan dalam masa nyata, memastikan isyarat tetap kuat dan stabil untuk prestasi yang lebih baik.

Analisis perbandingan diskriminasi FM

Foster-seeley diskriminator vs pengesan nisbah

Kedua-dua diskriminator foster-seeley dan pengesan nisbah direka untuk menghancurkan isyarat frekuensi-modulasi (FM), namun mereka beroperasi dengan konfigurasi dan ciri-ciri prestasi yang berbeza.Diskriminator Foster-Seeley menggunakan pengubah RF dua kali dan sepasang diod.Persediaan ini menukarkan kekerapan berubah menjadi perubahan dalam amplitud, dan kemudian diterjemahkan ke dalam voltan yang mewakili isyarat asal.

Pengesan nisbah beroperasi sama tetapi termasuk peningkatan: kapasitor tambahan yang meningkatkan keupayaannya untuk menolak variasi amplitud.Ciri ini menjadikan pengesan nisbah lebih stabil dan kurang terdedah kepada bunyi bising daripada diskriminator foster-seeley.Walau bagaimanapun, ia memerlukan lebih ketepatan semasa penjajaran dan penentukuran.Walaupun kedua -duanya menawarkan linearity dan sensitiviti yang baik, pengesan nisbah melakukan lebih baik apabila isyarat terdedah kepada perubahan amplitud.

Rajah 8: Rajah litar pengesan nisbah

Foster-Seeley Discriminator vs Pengesan Kuadratur

Pengesan kuadratur mengambil pendekatan yang berbeza dari diskriminator foster-seeley ketika demodulasi isyarat FM.Walaupun diskriminator foster-seeley menukarkan penyimpangan kekerapan ke dalam perubahan amplitud, pengesan kuadratur mengalihkan fasa isyarat rujukan sebanyak 90 darjah berbanding dengan isyarat FM yang masuk.Dengan mencampurkan isyarat yang beralih dan diterima, output secara langsung berkorelasi dengan sisihan kekerapan.

Pengesan kuadratur cemerlang dalam mengendalikan turun naik amplitud isyarat, menjadikannya sangat berkesan dalam keadaan bising.Sebagai perbandingan, diskriminator foster-seeley lebih mudah terdedah kepada bunyi bising dan memerlukan penyesuaian yang teliti terhadap komponennya untuk berfungsi dengan berkesan.Oleh kerana itu, pengesan kuadratur sering disukai dalam sistem komunikasi digital.

Rajah 9: Pengesan kuadratur berfungsi

Foster-Seeley Discriminator vs Fasa Locked Loop (PLL)

Apabila membandingkan diskriminator foster-seeley dengan pengesan gelung terkunci fasa (PLL), perbezaan teknologi dan prestasi menjadi jelas.PLL mengunci ke fasa isyarat FM yang masuk dan terus menyesuaikan pengayun tempatan untuk mengekalkan hubungan fasa yang konsisten.Proses ini menafikan isyarat dengan ketepatan yang tinggi.Pengesan PLL mengatasi diskriminator seekor foster-seeley dari segi kestabilan kekerapan, rintangan bunyi, dan keupayaan untuk mengendalikan penyimpangan kekerapan yang lebih besar.

Rajah 10: Rajah pengesan gelung fasa (PLL)

Foster-Seeley Discriminator vs. Zero Crossing Detector

Pengesan sifar sifar menawarkan pendekatan yang lebih mudah untuk demodulasi FM dengan mengenal pasti apabila isyarat melintasi garis voltan sifar.Kaedah ini berbeza dengan diskriminasi Foster-Seeley, yang bergantung kepada reka bentuk yang lebih rumit untuk menterjemahkan perubahan frekuensi ke dalam variasi amplitud.

Walaupun pengesan sifar sifar mudah dilaksanakan dan kos efektif, ia cenderung kurang tepat dan lebih mudah terdedah kepada bunyi bising.Ia berfungsi dengan baik dalam aplikasi kos rendah di mana kesetiaan isyarat tinggi bukanlah keutamaan.Sebaliknya, diskriminator Foster-Seeley, walaupun lebih kompleks, menawarkan kualiti isyarat yang lebih baik dan sesuai untuk aplikasi yang memerlukan ketepatan yang lebih tinggi dalam demodulasi.

Rajah 11: Rajah pengesan sifar sifar

Foster-Seeley Discriminator vs. Detector Slope

Pengesan cerun adalah satu lagi alternatif yang lebih mudah untuk demodulasi FM.Ia menggunakan litar tunggal, dengan lengkung tindak balas frekuensi diposisikan sedikit di luar pusat dari frekuensi pembawa.Apabila isyarat FM melewati, penyimpangan kekerapan menghasilkan perubahan voltan berdasarkan di mana mereka jatuh di sepanjang cerun lengkung tindak balas.

Walaupun mudah dan murah untuk dibina, pengesan cerun kurang tepat dan lebih mudah terdedah kepada variasi bunyi dan isyarat.Sebaliknya, konfigurasi seimbang diskriminator Foster-Seeley memberikan kestabilan dan ketepatan yang lebih besar, menjadikannya pilihan yang lebih baik apabila demodulasi FM yang boleh dipercayai dan berkualiti tinggi diperlukan.

Rajah 12: Rajah pengesan cerun

Kelebihan dan Kekurangan Diskriminator Foster-Seeley

Kelebihan	Kekurangan
Reka bentuk mudah: terutamanya menggunakan pengubah dan cincin diod, menjadikannya mudah untuk membina dan mengekalkan.	Sensitif terhadap bunyi amplitud: tidak Tapis perubahan kekuatan isyarat, membolehkan bunyi mempengaruhi penyahkodan FM.
Mudah untuk menala: Tidak ada kemahiran khusus yang diperlukan Untuk penalaan, menjadikannya mesra pengguna.	Kos yang lebih tinggi: sementara bahagian asas adalah Litar tambahan yang berpatutan, seperti had boleh meningkatkan kos.
Voltan output tinggi: menghasilkan output yang tinggi Voltan semasa perubahan kekerapan, mengurangkan keperluan untuk penguatan tambahan.	Lebar lebar yang diperlukan: memerlukan lebih besar Jalur lebar untuk beroperasi dengan berkesan, yang boleh mengehadkan dalam beberapa aplikasi.
Tepat dan boleh dipercayai: menyediakan jelas dan audio berkualiti tinggi, mengekalkan kejelasan isyarat.	Batasan Saiz: Transformer dan Berkaitan Bahagian menjadikannya besar, mencabar untuk peranti padat.
Linearity yang konsisten: menawarkan stabil prestasi merentasi pelbagai tahap isyarat, memastikan kestabilan walaupun dalam Keadaan yang berubah -ubah.

Kesimpulan

Diskriminator Foster-Seeley, dengan reka bentuk terperinci dan operasi yang berkesan, merupakan alat utama untuk menghancurkan isyarat FM.Walaupun ia mempunyai beberapa kelemahan, seperti sensitif terhadap bunyi bising dan memerlukan jalur lebar yang luas, ia mempunyai manfaat seperti reka bentuk yang mudah, penalaan mudah, dan menghasilkan voltan keluaran yang tinggi.Ini menjadikannya pilihan yang popular dalam banyak kegunaan.Ia membantu memberikan bunyi yang lebih jelas dalam radio FM dan meningkatkan kebolehpercayaan sistem telekom dan radar.Walaupun teknologi yang lebih baru menawarkan rintangan dan kestabilan bunyi yang lebih baik, diskriminator foster-seeley masih penting dalam elektronik, terutamanya apabila kos rendah dan kebolehpercayaan diperlukan.Penggunaannya yang berterusan menunjukkan nilai mengetahui kekuatan dan kelemahannya sebagai kemajuan teknologi modulasi kekerapan.

Soalan Lazim [Soalan Lazim]

1. Apakah diskriminator foster-seeley?

Diskriminator Foster-Seeley adalah litar elektronik yang digunakan untuk menghancurkan isyarat frekuensi-modulasi (FM).Litar ini termasuk pengubah dengan penggulungan sekunder pusat dan dua diod, yang dikonfigurasikan dengan cara mereka dapat mengesan perbezaan fasa antara isyarat input dan isyarat rujukan yang dihasilkan secara tempatan.Perbezaan fasa ini, berbeza dengan kekerapan isyarat FM yang masuk, ditukar menjadi variasi amplitud yang sepadan, dengan berkesan menghancurkan variasi frekuensi kembali ke dalam isyarat audio atau data asal.

2. Apakah fungsi diskriminator dalam penerima FM?

Dalam penerima FM, fungsi diskriminator adalah untuk menukar variasi kekerapan dalam isyarat yang diterima ke dalam variasi amplitud dalam voltan, yang lebih mudah untuk diproses dan menukar kembali ke format audio atau data asal.Proses ini penting kerana maklumat dalam isyarat FM dikodkan dalam penyimpangan frekuensi dari kekerapan pembawa, bukannya variasi amplitud.Diskriminator membolehkan penerima untuk mengesan penyimpangan ini dan menterjemahkannya ke dalam bentuk yang boleh digunakan.

3. Apakah perbezaan antara pengesan nisbah dan litar diskriminator Foster-Seeley?

Kedua-dua pengesan nisbah dan diskriminator foster-seeley digunakan untuk menghancurkan isyarat FM, tetapi mereka berbeza dalam reka bentuk dan prestasi.Pengesan nisbah menggunakan persediaan yang sama dengan pengubah dan diod tetapi termasuk kapasitor tambahan yang menyediakan peraturan amplitud automatik dan penolakan bunyi yang lebih baik.Ini menjadikan pengesan nisbah lebih stabil dan kurang terdedah kepada bunyi bising berbanding dengan diskriminator foster-seeley.Sebaliknya, Foster Seeley lebih mudah dan lebih popular dalam teknologi radio terdahulu kerana pelaksanaannya yang mudah tetapi lebih sensitif terhadap variasi dan bunyi amplitud.

4. Apakah diskriminator dalam penerima?

Diskriminator dalam penerima adalah litar yang melaksanakan fungsi demodulasi untuk isyarat frekuensi yang dimodulasi.Ia berfungsi sebagai komponen yang mengekstrak maklumat audio atau data dari gelombang pembawa dengan mengesan peralihan kekerapan dan menukarnya ke dalam variasi voltan yang mewakili isyarat asal.

5. Apakah penggunaan diskriminator kekerapan?

Diskriminator frekuensi digunakan untuk menghancurkan isyarat yang dimodulasi frekuensi dengan menukar perubahan dalam kekerapan isyarat yang diterima ke dalam perubahan yang sepadan dalam voltan.Ini adalah baik dalam sistem komunikasi di mana maklumat data atau audio dihantar melalui jarak menggunakan FM, kerana ia membolehkan penerima untuk membina semula maklumat yang dihantar dari variasi frekuensi isyarat yang diterima.