หน่วยที่ 5 เครื่องส่งวิทยุ

1.เครื่องส่งวิทยุ

2.วงจรออสซิลเลเตอร์

3.วงจรมัลติพลาย

4.วงจรขยายกำลัง RF

เครื่องส่งวิทยุ

หลักการสำคัญ คือ ทำการผสมสัญญาณรูปแบบต่างๆ เข้ากับ ความถี่วิทยุ ขยายกำลัง ป้อนให้สายอากาศ แพร่กระจายออกไปในรูปของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

หาพิจารณาจากรูป พอสรุปได้

1.การเปลี่ยนเสียงให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า

2.ขยายสัญญาณที่ได้ให้มีระดับสูงขึ้น

3.เอาสัญญาณเสียงผสมกับความถี่วิทยุ

4.ขยายสัญญาณรวมให้มีกำลังสูงขึ้น

5.ป้อนสัญญาณผ่านสายส่งไปยังสายอากาศ

6.สายอากาศเปลี่ยน ความถี่วิทยุเป็น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

อธิบายหลักการทำงาน

1.ไมโครโฟน (Microphone) ทำหน้าที่เปลี่ยนจากเสียงพูดให้เป็นสัญญาณเสียง (Audio Signal) อยู่ในรูปของสัญญาณไฟฟ้าที่มีระดับต่ำ

2. วงจรขยายสัญญาณเสียง (Audio Amplifier) ทำหน้าที่ขยายสัญญาณเสียงให้มีระดับความแรงที่สูงขึ้นเพื่อให้เหมาะสมกับการมอดูเลชั่น

3. วงจรออสซิลเลเตอร์ (Oscillator) ทำหน้าที่ผลิตความถี่คลื่นพาห์ (Carrier Wave) ที่มีความถี่สูงตามความต้องการของระบบสื่อสาร โดยการผลิตความถี่คือการผลิตสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาและสม่ำเสมอ ซึ่งมีระดับความแรงและความเร็วของสัญญาณคงที่อยู่ในรูปของรูปคลื่นไซน์ (Sine Wave) ซึ่งวงจรออสซิลเลเตอร์แบบใช้ L และ C จะมีความถี่เรโซแนนซ์ที่ออกไปใช้งาน สามารถหาได้จากสูตร

4. วงจรมอดูเลชั่น (Modulation) ทำหน้าที่ผสมสัญญาณเสียงกับสัญญาณคลื่นพาห์ โดยสัญญาณเสียงจะทำให้คุณสมบัติของคลื่นพาห์เปลี่ยนแปลง เช่น การมอดูเลชั่นแบบ AM, FM เป็นต้น

5. วงจรมัลติพลาย (Multiplier) หรือวงจรทวีคูณความถี่ ทำหน้าที่ขยายสัญญาณอินพุตความถี่ต่ำให้มีความถี่ที่สูงขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดสัญญาณฮาร์โมนิก (Harmonic) เกิดขึ้นหลายๆ ความถี่ ซึ่งวงจรทางด้านเอาท์พุตจะต่อเป็นวงจรเรโซแนนซ์ (Resonance) เพื่อให้ได้ความถี่เอาท์พุตตามที่กำหนด สามารถแบ่งออกเป็น 2 วงจรคือ

1. วงจรดับเบลอร์(Double) ทำหน้าที่กำเนิดความถี่เอาท์พุตเป็น 2 เท่าของสัญญาณอินพุต

2. วงจรทริปเปลอร์(Tripler) ทำหน้าที่กำเนิดความถี่เอาท์พุตเป็น 3 เท่าของสัญญาณอินพุต

6. วงจรขยายกำลังความถี่วิทยุ (RF Power Amplifier) ทำหน้าที่ขยายกำลังของความถี่วิทยุให้สูงขึ้นมากพอที่จะส่งออกสายอากาศ เพื่อให้การแพร่กระจายคลื่นวิทยุเดินทางไปได้ไกลขึ้น ในทางปฏิบัตินิยมจัดการขยายแบบคลาส C เนื่องจากเมื่อไม่มีสัญญาณทางด้านอินพุตจะไม่มีสัญญาณออกทางด้านเอาต์พุต โดยทั่วไปแล้วภาคขยายกำลัง RF จะเป็นภาคที่กินกระแสมากที่สุดของเครื่องส่งวิทยุ ก็จะทำให้หลอดหรือทรานซิสเตอร์เกิดความร้อนและจะทำให้อายุการใช้งานลดลง

ในภาคนี้โดยทั่วไปแล้วควรมีระบบป้องกันเพื่อควบคุมกำลังส่งให้คงที่เป็นการป้องกันไม่ให้ภาคขยายภาคสุดท้ายเกิดความเสียหายจากคลื่นสะท้อนกลับจากสายอากาศอันเนื่องจากสายอากาศไม่สามารถแพร่กระจายคลื่นออกไปได้หมดทำให้เกิดพลังงานความร้อนสะสมที่ตัวอุปกรณ์ได้

การกำนิดความถี่

1.วงจรออสซิลเลเตอร์ Oscilater

ทำหน้าที่กำเนิดความถี่ เพื่อเป็นความถี่พื้นฐาน ( เริ่มต้น ) เพื่อนำไปสู่กระบวนการขยาย หรืออื่นใด ก่อนนำไปออกอากาศเป็น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ( Electromagnetic Wave )

การกำเนิดความถี่ทำได้หลายรูปแบบ แบบที่ใช้มานานแล้วคือ การกำเนิดความถี่ด้วย Lและ C ที่เรียกว่า LC Circuit หรือ TUNE Circuit ต่อมาเพื่อให้ความถี่มีค่าคงที่มากขึ้น ได้พัฒนาเป็นใช้แร่เป็นตัวกำเนิดความถี่ หรือ คริสตอลออสซิลเลเตอร์ Crystal Oscillator

การกำเนิดความถี่ด้วย LC

หลักทั่วไปสำหรับการกำเนิดความถี่ด้วยวิธีนี้คือ

1.มีวงจรกำเนิดความถี่

2.มีวงจรขยายสัญญา่ณ

3.มีการป้อนกลับ (Feedback) จากทาง out put กลับมาทาง In put

การป้อนกลับมีความสำคัญเพราะเป็นการเสริมกำลังทาง In put ให้ต่อเนื่อง

การทวีคูณความถี่

วงจรที่เกี่ยวข้องและมีความสำคัญคือ วงจรเรโซแนนซ์

วงจรเรโซแนนซ์ทางด้าน Out put ถูกปรันจูนให้ เรโซแนนซ์เป็น 2 เท่าของทาง In put จะได้ Out put เป็น 2 MHz

โดยการเกิดความถี่ Harmonic จากการขยายสัญญาณที่เป็นจำนวนเท่าของความถี่หลัก

ดังนั้นหากเราต้องการทวีคูณความถี่เราจะใช้วงจรจูนดักเอาความถี่ Harmonic แต่ไม่สามารถเอาจำนวนมากนัก เพราะระดับแรงดันในแต่ละ Harmonic จะค่อยลดระดับลงไปเรื่อยๆ จนไม่สามารถใช้งานได้