ما هو الموالف؟

الموالف هو جهاز إلكتروني تتمثل وظيفته الأساسية في تلقي إشارة بشكل انتقائي لتردد محدد من إشارة RF معقدة وتحويلها إلى تردد وسيط (IF) أو إشارة رقمية يمكن معالجتها بواسطة دوائر لاحقة. جوهره هو المكون الرئيسي لاختيار التردد والإشارة المسبقة.

وظيفة:

1. اختيار التردد:
يتم قفل الترددات المستهدفة مع مرشحات قابلة للضبط أو حلقات مقفلة الطور (PLLS) ، مثل موالفات التلفزيون التي تغطي نطاق 54-860MHz الكامل.
دعم التبديل متعدد النطاقات ، مثل عمليات معالجة موالف السيارات AM/FM/DAB في نفس الوقت.
2. المعالجة المسبقة:
تضخيم الضوضاء المنخفض (LNA): تضخيم إشارات RF ضعيفة (على سبيل المثال ، أقل من -90dBM) مع رقم ضوضاء أقل من 2 ديسيبل.
الاختلاط والانفصال: تحويل إشارات عالية التردد (على سبيل المثال ، إشارات الأقمار الصناعية 10 جيجا هرتز) إلى ترددات وسيطة (على سبيل المثال ، 950-2150 ميجا هرتز) لسهولة المعالجة اللاحقة.
التحكم التلقائي في الكسب (AGC): يقوم بضبط الربح ديناميكيًا لضمان إشارات الإخراج المستقرة ، ويحسن تصميم AGC ثنائي الحلقة إمكانات قوية لمكافحة التدخل.
3. التداخل والتصفية:
تقوم مرشحات ممرات النطاق المدمجة بقمع التداخل المجاور ، مثل الرفض خارج النطاق من 60 ديسيبل لصالح موالفات المحطة الأساسية 5G.
يتيح الموالف الرقمي تشكيلًا طيفيًا دقيقًا مع مرشحات FIR/IIR.

العناصر المكونة
1. دائرة الإدخال: مسؤولة عن استلام إشارات التردد اللاسلكي من الهوائيات أو المصادر الأخرى ونقلها إلى دائرة المعالجة اللاحقة للموالف. تتضمن دائرة الإدخال عادة شبكة مطابقة للمقاومة لضمان مطابقة المعاوقة بين مصدر الإشارة والمواسئ ​​لتقليل انعكاس الإشارة وفقدان الطاقة.
2. مرشح قابل للترتيب: هو أحد المكونات الأساسية للموالف ، والذي يحدد إشارة تردد محددة من إشارة RF الإدخال. يمكن استخدام المرشحات القابلة للضبط لتحديد الإشارات بترددات مختلفة عن طريق تغيير معلماتها الخاصة (مثل السعة ، الحث ، وما إلى ذلك) ، وتشمل المرشحات الشائعة للضبط مرشحات LC ، مرشحات السيراميك ، مرشحات الموجة السطحية الصوتية (SWAN) ، ومرشحات الموجات الصوتية الكبيرة (BAW).
3. مذبذب محلي (مذبذب محلي): ينتج إشارة محلية مستقرة للترددات التي تمزج مع إشارة RF الإدخال ، وتحويل إشارة RF إلى إشارة IF. يتكون هذا المذبذب عادة من مذبذبات البلورة ، ودوائر الحلقة المحمولة للمرحلة (PLL) ، وما إلى ذلك ، لضمان استقرار ودقة عالية للتردد المتولد.
4.Mixer: امزج إشارة RF الإدخال مع الإشارة المحلية التي تم إنشاؤها بواسطة المذبذب المحلي ، وإنشاء إشارة تردد وسيطة وفقًا لمبدأ تخليق التردد. عادة ما تتكون الخلاطات من مكونات غير خطي مثل الثنائيات والترانزستورات ، وأدائها له تأثير مهم على الأداء العام للموالف.
5. AMPLIFIER: تضخيم إخراج الإشارة IF بواسطة الخلاط لزيادة سعة الإشارة وتسهيل معالجة الإشارة اللاحقة. إذا كانت مكبرات الصوت عادةً ما تكون أعلى وأداء أفضل للضوضاء لضمان ضعف إذا كان يمكن تضخيم الإشارات إلى السعة الكافية.
دائرة التحكم في الكسب التلقائي (AGC): يقوم تلقائيًا بضبط كسب الموالف بناءً على قوة إشارة الدخل ، مع الحفاظ على سعة إشارة الإخراج ضمن نطاق مستقر نسبيًا. تمنع دوائر AGC حمولات الإشارة القوية مع ضمان تضخيم كافٍ للإشارات الضعيفة.
6. دائرة الإخراج: إخراج إشارة التردد المتوسطة المعالجة أو الإشارة الرقمية إلى دائرة معالجة الإشارات اللاحقة ، مثل Demodulator ، معالج الإشارات الرقمية ، وما إلى ذلك

المعلمات الشائعة
1. نطاق التردد: يشير إلى نطاق تردد الإشارات التي يمكن أن يتلقاها الموالف ومعالجتها ، على سبيل المثال ، قد يغطي موالفات التلفزيون نطاق التردد من 54-860 ميجا هرتز ، في حين أن موالفات الأقمار الصناعية قد تعمل في نطاقات التردد الأعلى ، مثل النطاق KU (10.7-12.75 جيجاهرتز) ، إلخ.
2. حساسية: تشير إلى الحد الأدنى من قوة الإشارة التي يمكن للموالف اكتشافها ، وعادة ما يتم قياسها في ديسيبل ميليواتس (DBM). كلما ارتفعت الحساسية ، كلما كان الموالف أضعف قادرًا على تلقي إشارة أضعف ، على سبيل المثال ، فإن بعض موالفات الراديو عالية الجودة لها حساسية تصل إلى 100 ديسيبل أو أقل.
3. لا يوجد الشكل: إنه مقياس لمستوى الضوضاء داخل الموالف ، والذي يمثل نسبة نسبة الإشارة إلى الضوضاء لإشارة الإدخال إلى نسبة الإشارة إلى الضوضاء لإشارة الخرج ، التي يتم التعبير عنها عادة في ديسيبل (DB). كلما انخفض شكل الضوضاء ، كلما كان الضجيج الذي يضيفه الموالف أقل إلى الإشارة ، كان الأداء أفضل ، ويمكن أن يكون الرقم الضوئي للموالف الجيد أقل من 2 ديسيبل.
4.gain: يشير إلى تكبير إشارة الدخل بواسطة الموالف ، وعادة ما يكون أيضًا في ديسيبل (ديسيبل). يحدد حجم الكسب مقدار ما يمكن للموالف تضخيمه إشارة ضعيفة ، على سبيل المثال ، يمكن للموالف الذي يحمل مكسب 30 ديسيبل تضخيم قوة إشارة الدخل بعامل 1000.
5. الإصلاح: يقيس قدرة الموالف على اختيار إشارة التردد المستهدفة من مجموعة واسعة من إشارات التردد ، وغالبًا ما يتم التعبير عنها في ديسيبل (ديسيبل). كلما كانت الانتقائية أفضل ، زادت قدرة الموالف على قمع إشارات التردد المجاورة ، مما يسمح لها بتلقي إشارات مستهدفة بشكل أكثر دقة وتقليل التداخل.
6. الثبات التردد المذبذب المذبذب: يكون المذبذب المحلي هو جزء من الموالف الذي يولد إشارة تردد ثابت ، واستقرار تردد المذبذب المحلي يؤثر بشكل مباشر على أداء الموالف. يضمن المذبذب المحلي المستقر للغاية أن يكون الموالف يمكنه تحويل إشارة الإدخال بدقة إلى IF تحت ظروف بيئية مختلفة.

كيف تعمل:
1. الآلية الأساسية للموالف التناظرية
دائرة الرنين LC: تغيير تردد الرنين من خلال السعة أو الحث المتغير ، مثل تبديل نطاق VHF/UHF لمستقلدة التلفزيون.
الخلط والمذبذب المحلي:
يولد المذبذب المحلي (LO) إشارة تردد ثابت (على سبيل المثال ، 38 ميجا هرتز) ويمتزج مع إشارة RF الإدخال لإنتاج تردد وسيط.
ينظم Varactor سعة الوصلات من خلال الجهد لتحقيق ضبط التردد المستمر.
2. المسار الفني للموالف الرقمي
تحويل تمثيلي إلى رقمي (ADC):
مطلوب معدل أخذ العينات لتلبية نظرية Nyquist (2x الحد الأقصى لتردد أكبر من أو يساوي الإشارة) وتمكّن الدقة 12 بت من الجهد الدنيا للدقة 0.8mV.
مثال: يستخدم موالف محطة قاعدة 5G ADC 14 بت للتعامل مع إشارات MMWAVE 28 جيجا هرتز.
معالجة الإشارات الرقمية (DSP):
تتيح خوارزميات FFT تحليل الطيف والتصفية التكيفية تحسين جودة الإشارة.
تتيح تقنيات الراديو المعرفة من قبل البرامج (SDR) إعادة التكوين الديناميكي ، مثل موالف SI479X7 الخاص بـ Silicon Labs ، والذي يدعم معايير البث الجديدة مع ترقيات البرامج الثابتة.
3. عملية المعالجة النموذجية
مدخلات RF → تصفية ممر Bandpass → تضخيم LNA ← الخلط مع إذا → إذا كان التصفية → أخذ عينات ADC → DSP Demodulation → المخرجات الرقمية.