Приемопередающий тракт

Основная задача любого телефона состоит в том, чтобы передать звук. Как же передается звук при помощи радиоволн? Рассмотрим принцип этого процесса.

Микрофон преобразует звук в электрический сигнал низкой частоты. Диапазон звуковых частот в телефонии ограничен и составляет 300 … 3400 Гц. Для образования электромагнитных волн, которые передаются в пространство, необходимы гораздо более высокие частоты. Для того чтобы осуществить передачу низкочастотных сигналов, необходимо использовать высокие частоты, уподобив низкочастотный сигнал пассажиру, который садится в поезд высокой частоты. Он садится на станции отправления (передатчик) и выходит на станции назначения (приемник). Таким образом, высокая частота играет вспомогательную роль средства передвижения для сигнала низкой частоты. Такая посадка "пассажира" в "поезд" называется модуляцией. Если бы информация передавалась в ее естественной полосе радиоволнами низких частот, то любые два сигнала стали бы перекрываться и служить помехой друг другу, а используя высокие частоты мы получаем одновременно много каналов связи на разных частотах.

Как же практически осуществляется модуляция? Учитывая тот факт, что система GSM цифровая, низкочастотный полезный сигнал имеет вид импульсов. Принцип модуляции состоит в сложении сигналов, а в простейшем случае - попеременном включении и выключении генератора высокой частоты (несущей) передатчика импульсами низкой частоты (частоты модуляции).

С точки зрения теории частота такого результирующего сигнала представляет собой сумму частот сигналов:

f_рез= f _нес + f _мод.

Упрощенная структурная схема передатчика изображена на рисунке.

Выделение приемником полезного сигнала осуществляется на принципе преобразования частоты. Этот метод основан на явлении биений, физическая сущность которого состоит в том, что когда два периодических колебания накладывают одно на другое, результирующее колебание содержит частотную составляющую, равную разности частот обоих колебаний:

f = f₁ – f₂

Таким образом, для выделения полезного низкочастотного сигнала fмод из принятого высокочастотного сигнала fпр достаточно сложить его с высокочастотным сигналом, частота которого равна частоте несущей:

f_мод = f_пр – f_нес.

Это называется прямым преобразованием частоты. Упрощенная структурная схема приемника изображена на рисунке.

Объединив схемы приемника и передатчика, мы получаем упрощенную схему трансивера (приемопередатчика).

Реальный процесс происходит сложнее, хотя принцип остается неизменным. В настоящее время благодаря достижениям производителей элементной базы мобильных телефонов созданы специальные мультистандартные процессоры для обработки принимаемых сигналов и быстроперестраиваемые трансиверные модули. Причем из соображений снижения себестоимости в одном корпусе микросхемы стараются поместить несколько функциональных узлов. По принципу прямого преобразования приемопередающий тракт начали строить приблизительно с 2000 г.