포스터 사이드 판별 자 이해

Foster-Seeley 판별자는 1900 년대 중반에 널리 사용되는 일종의 FM 검출기입니다.특수 변압기를 사용하여 FM 신호의 주파수 변화를 진폭의 변화로 변경합니다.그런 다음 이러한 진폭 변화는 FM 신호의 주파수에 따라 전압이 변경되면서 DC 출력을 생성하기 위해 처리됩니다.이 검출기는 특히 신호가 강하고 꾸준한 경우 간단하고 효과적인 것으로 알려져 있습니다.

이 기사는 포스터 사이드 식별기의 작동 방식, 부분을 설명, 작동 방식 및 FM 라디오 수신기 및 레이더 시스템과 같은 중요한 역할을 살펴 봅니다.또한 비율 검출기 및 PLL (Phase-Locked Loop) 검출기와 같은 다른 FM 판별기와 비교하여 이점, 단점 및 다양한 기술에 얼마나 잘 맞는지 이해합니다.

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그림 1 : Foster-Seeley 판별기 회로 다이어그램

Foster-Seeley 판별 자의 기원 및 발명가

Dudley E. Foster와 Stuart William Seeley는 1936 년에 Foster Seeley Circuit을 만드는 것으로 가장 잘 알려진 전자 제품 분야의 중요한 발명가였습니다. 이것은 무선 기술이 급속히 성장하고 있으며 무선 신호를 개선하는 것이 주요 초점이었습니다.Foster는 Western Electric에서 엔지니어로 일했으며 Seeley는 RCA와 함께있었습니다.그들은 함께 주파수 변조 (FM) 기술을 향상시켜 무선 주파수 안정성과 관련된 문제를 해결하는 데 도움이되는 회로를 만들었습니다.

Foster Seeley 회로는 원래 전송 중에 무선 주파수를 안정적으로 유지하도록 설계되었으며, 이는 자동 주파수 제어라고합니다.나중에 FM 복조에서도 훌륭하다는 것이 발견되었으며 주파수 변화를 사운드로 바꿀 수 있음을 의미했습니다.회로의 꾸준하고 안정적인 성능으로 인해 FM 라디오의 일부가되었습니다.

1930 년대부터 1970 년대까지 Foster Seeley 회로는 일반적으로 FM 신호를 디코딩하는 데 라디오에서 사용되었습니다.제 2 차 세계 대전과 군사 및 민간 커뮤니케이션 시스템에서 중요한 역할을했습니다.간단한 디자인은 수년 동안 인기를 얻었습니다.20 세기 후반, 통합 회로 (ICS)가 널리 사용되었습니다.이 작은 칩은 수천 개의 트랜지스터를 보유하여 장치를 작고 저렴하며 효율적으로 만들 수 있습니다.결과적으로 FM 디코딩을위한 새로운 방법은 포스터 Seeley Circuit을 대체했으며 전자 산업의 컴팩트 및 디지털 기술로의 주요 전환을 반영하여 구식이되었습니다.

그림 2 : Foster-Seeley 판별 자

Foster-Seeley 판별 자의 구성 요소

변신 로봇

Foster-Seeley 판별 기의 주요 부분은 중앙 탭 보조 코일이있는 변압기입니다.이 변압기는 FM 신호를 두 개의 반대 전류로 분할합니다.중앙 탭이 접지되고 신호의 두 절반은 분리 된 다이오드로갑니다.이 설정은 정확한 신호 디코딩에 필요한 위상과 진폭의 차이를 비교하는 데 도움이됩니다.

주요 차이점 중 하나는 포스터 사이드 판별자가 변압기에 세 번째 와인딩이 없다는 것입니다.비율 감지기는 추가 와인딩을 사용하여 특히 신호 강도가 변할 때 디코딩을보다 안정적으로 만들 수 있습니다.이 여분의 권선은 또한 비율 감지기가 진폭 변화에 덜 민감하게 만듭니다.

초크

이 회로의 초크는 일정한 DC 레벨을 유지함으로써 출력을 안정적으로 유지합니다.다이오드의 정류 신호가 만나는 곳에 배치됩니다.초크는 고주파 소음을 부드럽게하고 전류의 흐름을 제어하는 ​​데 도움이됩니다.그것 없이는 출력이 불안정하여 디코딩 된 신호에 영향을 미칩니다.

포스터 Seeley 회로에서 초크는 비율 탐지기에서 세 번째 와인딩과 유사한 역할을하지만 덜 효과적입니다.초크는 출력을 안정화시키는 데 도움이되지만 비율 감지기의 세 번째 권선뿐만 아니라 진폭의 변화를 완전히 처리하지는 않습니다.이로 인해 포스터 사이드 식별기를 구축하기에 더 간단하고 저렴하지만 신호 강도의 변화에 ​​영향을받을 가능성이 높습니다.

다이오드

변압기의 2 차 코일의 양쪽에 두 개의 다이오드가 대칭 적으로 배치됩니다.각 다이오드는 측면에서 신호를 처리하여 두 개의 개별 DC 전압을 만듭니다.그런 다음 이러한 전압은 FM 신호의 측정 변경과 비교됩니다.다이오드의 균형 잡힌 설정은 입력 진폭이 변경 되더라도 출력이 원래 신호와 밀접하게 일치합니다.

커패시터

커패시터는 FM 신호 주파수와 일치하는 회로에서 중요합니다.그들은 다이오드와 변압기와 함께 원치 않는 신호를 필터링하여 올바른 신호 만 통과 할 수 있습니다.변압기와 함께 신호를 올바른 부품으로 나누고 균형을 유지하는 데 도움이됩니다.커패시터는 회로의 주파수를 안정적으로 유지하고 신호를 안정적으로 유지하는 데 도움이됩니다.

부하 저항

하중 저항은 다이오드의 출력에서 ​​발견되며, 여기서 전류를 일치하는 전압으로 바꿉니다.이 전압은 원래 사운드 또는 데이터를 포함하는 최종 신호를 보유합니다.저항은 올바른 신호를 형성하여 디 해제 프로세스 후 원래 컨텐츠를 복구 할 수 있도록 도와줍니다.

그림 3 : Foster-Seeley 판별기 구성 요소

포스터 사이드 판별자는 어떻게 작동합니까?

Foster-Seeley 판별자는 FM (주파수 변조) 신호의 주파수 변화를 사운드와 같은 유용한 것으로 바꾸어 작동합니다.AM (Amplitude Modulation)과 달리 신호가 얼마나 강한 지 변경하면 FM은 주파수를 변경합니다.차별자의 임무는 스피커와 같은 다른 부분이 정보를 사용할 수 있도록 이러한 변경 사항을 선택하고 이해하는 것입니다.

판별기의 핵심에는 코일과 커패시터로 만들어진 두 개의 회로가 있습니다.이 회로는 FM 신호의 주요 주파수와 일치하도록 신중하게 조정됩니다.신호가 이러한 회로를 통과함에 따라 주파수 변화에 반응하여 이러한 변화를 전기 신호로 전환하는 데 도움이됩니다.

그림 4 : 포스터-셀리 판별 자 작업

판별기의 주요 부분은 변압기이며 특별한 중앙 탭 권선이 있습니다.이 변압기는 FM 신호를 동일하지만 반대 단계로 분할합니다 (한 신호가 상승하면 다른 신호는 거울 이미지와 같이 떨어집니다.

이 분할은 다음 단계를 위해 신호를 준비시켜 주파수 변화가 신호 강도의 변화로 바뀝니다.이 두 신호는 분리 된 다이오드로 전송되고 교대 전류 (AC)를 직류 (DC)로 바꿉니다.이것은 분할 신호의 각 부분마다 하나씩 두 개의 DC 출력을 제공합니다.

일치하고 일치하지 않는 주파수가있는 회로 동작

일치하는 주파수 (편차 없음) : 들어오는 신호 주파수가 튜닝 된 회로의 중심 주파수와 정확히 정렬되면 신호는 변압기의 두 반쪽을 통과함에 따라 고르게 분할됩니다.신호의 두 부분은 완벽하게 균형을 유지합니다.다이오드를 통과 한 후, 정류 신호는 동일하지만 반대 전압을 생성합니다.이러한 반대 전압은 서로를 취소하여 출력 전압이 없습니다.이 균형 상태는 캐리어 주파수를 나타내는 변조가 없을 때 발생합니다.

불일치 주파수 (편차) : 변조로 인해 들어오는 신호 주파수가 중심 주파수에서 멀어지면 두 신호 사이의 균형이 방해됩니다.주파수가 중심 주파수 위로 상승하면 회로의 한쪽은 다른 쪽보다 높은 전압을 생성합니다.반대로, 주파수가 중심 주파수 아래로 떨어지면 다른 쪽은 더 높은 전압을 생성합니다.다이오드는 이러한 불평등 한 신호를 교정하고 전압의 차이는 양 또는 음의 출력 전압을 생성합니다.출력이 양수인지 음수인지 여부는 주파수 이동이 중심 위에 있는지 여부에 따라 다릅니다.이 출력 전압은 주파수 편차 양과 직접 관련이 있으며 변조 된 정보를 전달합니다.

그림 5 : 지연 라인 기반 주파수 판별기 시스템의 개략도

신호 처리의 위상차 및 변조 및 복조의 영향

신호 사이의 위상 차이는 신호 처리, 특히 포스터 사이드 판별기의 작동 방식에서 중요한 역할을합니다.FM 신호가 판별기로 들어가면 변압기에 의해 두 개의 경로로 나뉩니다.이 변압기는 위상이 정확히 반대되는 두 가지 신호를 생성합니다 (180도 간격).이 위상차는 회로의 다이오드가 신호 주파수의 변화를 올바르게 감지해야합니다.

변조로 인해 들어오는 신호의 빈도가 변하기 때문에 두 경로 사이의 위상차가 약간 변합니다.위상의 이러한 이동은 주파수 변화에 연결됩니다.주파수가 중심 값에서 멀어지면 위상차가 더욱 눈에 띄게됩니다.이러한 위상 변화는 다이오드에 도달하는 신호의 강도에 영향을 미쳐 전압 수준이 다릅니다.

그림 6 : 포스터-사이드 판별 자 철거

변조의 영향 : 변조는 원래 신호의 진폭에 기초하여 FM 신호의 주파수를 변경합니다.이러한 주파수 변화는 판별기의 두 신호 사이의 위상차에 영향을 미칩니다.회로는 이러한 시프트를 감지하고 원래 변조 신호를 나타내는 전압 변화로 바꿉니다.

복조의 영향 : 복조 중에 판별기는 위상 차이를 사용하여 FM 신호의 주파수 변화와 일치하는 전압을 생성합니다.이 전압은 오디오 스트림과 같은 원래 신호에 해당하여 청취를 위해 처리하거나 증폭 될 수 있습니다.

그림 7 : 복조기 곡선

Foster-Seeley 판별 자의 적용

FM 라디오 수신기

Foster-Seeley 판별자는 FM 라디오에서 사용하는 것으로 가장 잘 알려져 있습니다.이 방법이 개발되기 전에 FM 신호를 디코딩하는 초기 방법은 좋지 않았고 더 이상 왜곡을 일으켰습니다.FM Radios는 Foster-Seeley 차별기 덕분에 이제 더 선명한 사운드를 생성하여 오늘날 수백만 명의 청취자들에게 음악과 방송을 훨씬 더 좋게 만듭니다.

통신

통신에서는 원활한 통신을 위해서는 명확한 신호 디코딩이 필요합니다.Foster-Seeley 판별자는 전자 레인지 및 위성 통신과 같은 시스템에서 사용되며 종종 주파수 변조를 사용하여 장거리에 대한 데이터를 전송합니다.신호에서 데이터를 정확하게 추출하여 음성, 비디오 또는 기타 정보가 명확하게 전송되는지 확인하는 데 도움이됩니다.

레이더 시스템

레이더 시스템은 주파수 변조를 사용하여 거리를 추적하고 움직이는 물체를 감지합니다.Foster-Seeley 판별자는 레이더 신호를 처리하여 시스템이 객체의 위치와 속도를 올바르게 계산할 수 있도록 도와줍니다.그것 없이는 레이더 정확도가 떨어지면서 항공 교통 통제 및 날씨 모니터링과 같은 중요한 시스템에 영향을 미칩니다.

양방향 라디오

Walkie-Talkies 및 단거리 통신 라디오와 같은 장치에서 Foster-Seeley 판별기는 명확한 음성 전송을 제공합니다.이것은 응급 서비스, 군사 및 기타 산업, 특히 시끄럽거나 어려운 환경에서 명확한 의사 소통이 필요한 산업에 중요합니다.

항공기 및 해양 통신

항공 및 해양 시스템에서 FM 신호는 소음과 간섭에 저항하기 때문에 사용됩니다.예를 들어, 항공기 라디오는 FM을 사용하여 항공 교통 관제와 통신합니다.Foster-Seeley 판별자는 이러한 신호가 올바르게 디코딩되어 비상 상황과 같은 부드럽고 명확한 의사 소통을 보장합니다.

자동 주파수 제어 (AFC) 시스템

Foster-Seeley 판별자는 TV 수신기 및 통신 장비와 같이 주파수를 안정적으로 유지 해야하는 시스템에 유용합니다.시스템이 실시간의 주파수 변경을 수정하여 신호가 강력하고 안정적으로 유지되도록합니다.

FM 판별기의 비교 분석

Foster-Seeley 판별 자 대 비율 검출기

Foster-Seeley 판별기와 비율 검출기는 주파수로 변조 된 (FM) 신호를 복조하도록 설계되었지만 별개의 구성 및 성능 특성으로 작동합니다.Foster-Seeley 판별기는 이중 튜닝 RF 변압기와 한 쌍의 다이오드를 사용합니다.이 설정은 주파수가 진폭의 변화로 이동 한 다음 원래 신호를 나타내는 전압으로 변환됩니다.

비율 검출기는 유사하게 작동하지만 향상을 포함합니다. 진폭 변화를 거부하는 능력을 향상시키는 추가 커패시터입니다.이 기능은 비율 검출기를 Foster-Seeley 판별 자보다 소음에 더 안정적이고 취약하게 만듭니다.그러나 정렬 및 교정 중에는 더 정밀도가 필요합니다.둘 다 우수한 선형성과 감도를 제공하지만 신호가 진폭 변화에 노출 될 때 비율 검출기가 더 잘 수행됩니다.

그림 8 : 비율 감지기의 회로도

Foster-Seeley 판별 자 대 욕설 검출기

Quadrature Detector는 FM 신호를 철거 할 때 Foster-Seeley 판별 자와 다른 접근 방식을 취합니다.Foster-Seeley 판별기는 주파수 편차를 진폭 변화로 변환하는 반면, 직교 검출기는 들어오는 FM 신호에 비해 참조 신호의 위상을 90도까지 이동시킵니다.위상 이동 및 수신 신호를 혼합함으로써 출력은 주파수 편차와 직접 관련이 있습니다.

Quadrature Detector는 신호 진폭 변동을 처리하는 데 탁월하여 시끄러운 조건에서 매우 효과적입니다.이에 비해 Foster-Seeley 판별자는 소음에 더 취약하며 효과적으로 작동하기 위해 구성 요소를 신중하게 조정해야합니다.이로 인해 욕설 검출기는 종종 디지털 통신 시스템에서 선호됩니다.

그림 9 : 쿼드 레이터 감지기 작동합니다

Foster-Seeley 판별기 대 위상 잠금 루프 (PLL) 검출기

Foster-Seeley 판별자를 PLL (Phase-Locked Loop) 검출기와 비교할 때 기술과 성능의 차이가 명확 해집니다.PLL은 들어오는 FM 신호의 위상에 잠그고 일관된 위상 관계를 유지하기 위해 로컬 발진기를 지속적으로 조정합니다.이 프로세스는 신호를 높은 정밀도로 철거합니다.PLL 검출기는 주파수 안정성, 노이즈 저항 및 더 큰 주파수 편차를 처리하는 능력 측면에서 포스터-사이드 판별기를 능가합니다.

그림 10 : 위상 잠금 루프 (PLL) 검출기 다이어그램

Foster-Seeley 판별 자 대 제로 교차 검출기

Zero Crossing Detector는 신호가 0 전압 라인을 가로 지르는 시점을 식별하여 FM 복조에 훨씬 간단한 접근 방식을 제공합니다.이 방법은 주파수 변화를 진폭 변화로 변환하기 위해보다 복잡한 설계에 의존하는 포스터 사이드 판별기와 크게 대조됩니다.

Zero Crossing Detector는 구현하기 쉽고 비용 효율적이지만 덜 정확하고 소음에 더 취약한 경향이 있습니다.높은 신호 충실도가 우선 순위가 아닌 저렴한 응용 프로그램에서 잘 작동합니다.반면에 Foster-Seeley 판별자는 더 복잡하지만 신호 품질이 훨씬 우수하며 복조에서 더 높은 정확도가 필요한 응용 프로그램에 이상적입니다.

그림 11 : Zero Crossing Detector 다이어그램

Foster-Seeley 판별 자 대 기울기 검출기

기울기 검출기는 FM 복조의 또 다른 간단한 대안입니다.단일 튜닝 회로를 사용하며 주파수 응답 곡선이 캐리어 주파수에서 약간 오프 센터를 배치합니다.FM 신호가 통과함에 따라 주파수 편차는 응답 곡선의 기울기를 따라 떨어지는 위치에 따라 전압 변화를 생성합니다.

건설하기가 쉽고 저렴하지만, 경사 검출기는 덜 정확하고 소음 및 신호 변화에 더 쉽습니다.대조적으로, Foster-Seeley Destriminator의 균형 잡힌 구성은 더 큰 안정성과 정확성을 제공하므로 신뢰할 수 있고 고품질 FM 철거가 필요할 때 더 나은 옵션이됩니다.

그림 12 : 경사 검출기 다이어그램

포스터 사이드 판별 자의 장점과 단점

장점	단점
간단한 디자인 : 주로 변압기를 사용합니다 다이오드 링으로 건축 및 유지 관리가 쉽습니다.	진폭 소음에 민감합니다 : 그렇지 않습니다 신호 강도의 변화를 필터링하여 노이즈가 FM 디코딩에 영향을 줄 수 있습니다.
조정하기 쉬운 : 전문 기술이 필요하지 않습니다 튜닝을 위해서는 사용자 친화적입니다.	더 높은 비용 : 기본 부품은입니다 저렴한 추가 회로는 한계와 같은 추가 회로가 비용을 증가시킬 수 있습니다.
높은 출력 전압 : 높은 출력을 생성합니다 주파수 변화 중 전압으로 추가 증폭의 필요성을 줄입니다.	넓은 대역폭이 필요합니다 : 더 큰 것이 필요합니다 효과적으로 작동하는 대역폭은 일부 응용 프로그램에서 제한 될 수 있습니다.
정확하고 신뢰할 수 있습니다 : 명확하고 신호 선명도를 유지하는 고품질 오디오.	크기 제한 : 변압기 및 관련 부품은 부피가 크고 컴팩트 한 장치에 도전합니다.
일관된 선형성 : 꾸준한 제공 광범위한 신호 수준에 걸친 성능으로 안정성을 보장합니다. 변동 조건.

결론

세부 설계 및 효과적인 작동을 갖춘 Foster-Seeley 판별자는 FM 신호를 철거하기위한 주요 도구입니다.소음에 민감하고 넓은 대역폭이 필요한 것과 같은 약점이 있지만 간단한 디자인, 쉬운 튜닝 및 높은 출력 전압 생성과 같은 이점이 있습니다.이것은 많은 용도에서 인기있는 선택입니다.FM 라디오에서 더 선명한 사운드를 제공하고 통신 및 레이더 시스템의 신뢰성을 향상시킵니다.최신 기술이 더 나은 소음 저항성과 안정성을 제공하지만, 특히 저렴한 비용과 신뢰성이 필요한 경우 포스터 사이드 판별자는 여전히 전자 제품에서 중요합니다.지속적인 사용은 주파수 변조 기술이 발전함에 따라 강점과 약점을 모두 아는 것의 가치를 보여줍니다.

자주 묻는 질문 [FAQ]

1. Foster-Seeley 판별자는 무엇입니까?

Foster-Seeley 판별기는 주파수 변조 (FM) 신호 를조에 사용되는 전자 회로입니다.회로에는 중앙 탭 2 차 권선이있는 변압기와 2 개의 다이오드가 포함되어 있으며, 입력 신호와 로컬로 생성 된 기준 신호 사이의 위상 차이를 감지 할 수있는 방식으로 구성됩니다.이 위상차는 들어오는 FM 신호의 주파수에 따라 다르며, 해당 진폭 변화로 변환되어 주파수 변동이 원래 오디오 또는 데이터 신호로 다시 철거됩니다.

2. FM 수신기에서 판별기의 기능은 무엇입니까?

FM 수신기에서 판별기의 기능은 수신 신호의 주파수 변동을 전압의 진폭 변화로 변환하는 것입니다.이 프로세스는 FM 신호의 정보가 진폭 변화가 아닌 캐리어 주파수로부터의 주파수 편차로 인코딩되므로 중요합니다.수신기는 수신기가 이러한 편차를 감지하고 사용 가능한 형태로 번역 할 수있게합니다.

3. 비율 감지기와 포스터-사이드 식별기 회로의 차이점은 무엇입니까?

비율 감지기와 포스터-사이드 판별자는 FM 신호를 철거하는 데 사용되지만 설계와 성능은 다릅니다.비율 감지기는 변압기와 다이오드와 유사한 설정을 사용하지만 자동 진폭 조절 및 개선 된 노이즈 거부를 제공하는 추가 커패시터가 포함되어 있습니다.이로 인해 비율 검출기는 포스터 사이드 판별 자에 비해 더 안정적이고 노이즈가 덜 발생합니다.반면에 포스터 Seeley는 더 간단하고 간단한 구현으로 인해 초기 무선 기술에서 더 인기가 있었지만 진폭 변화와 노이즈에 더 민감합니다.

4. 수신기의 판별자는 무엇입니까?

수신기 내의 판별기는 주파수 변조 신호에 대한 복조 기능을 수행하는 회로입니다.주파수 이동을 감지하고 원래 신호를 나타내는 전압 변동으로 변환하여 캐리어 웨이브에서 오디오 또는 데이터 정보를 추출하는 구성 요소 역할을합니다.

5. 주파수 판별기의 사용은 무엇입니까?

주파수 판별기는 수신 된 신호의 주파수의 변화를 상응하는 전압의 변화로 변환함으로써 주파수 변조 신호를 철회하는 데 사용됩니다.이는 수신기가 수신 된 신호의 주파수 변화로부터 전송 된 정보를 정확하게 재구성 할 수 있으므로 FM을 사용하여 거리에서 데이터 또는 오디오 정보가 전송되는 통신 시스템에서 좋습니다.