6 votos

¿Es posible grabar una amplia gama de frecuencias de radio de una sola vez?

Me pregunto si lo siguiente es teóricamente posible:

El dispositivo puede decir grabar 1 hora de señales de ondas electromagnéticas de radio hoy y en el futuro recrear/jugar de nuevo que, por eso la gente puede escuchar 1 hora de programa de radio histórica y libre cambio canales de radio (como de FM100 FM96), incluso a las frecuencias con solamente ruido.

No quiero grabamos canales individualmente, pero usar un receptor para recibir una gama de frecuencias.

11voto

John Christman Puntos 188

Tienes dos opciones: banda ancha o de banda base.

De banda ancha

El "simple de describir, pero es difícil construir una" forma es simplemente la captura de los datos de manera absoluta y registro. Los límites en el ancho de banda y rango dinámico.

El ancho de banda

Para banda ancha, usted necesitará la muestra a una velocidad de más de dos veces la frecuencia más alta. Teniendo en cuenta el NOS FM de banda de radio, que se extiende desde 88 a 108 MHz, necesitará de la muestra en más de 216 Msample/s. Va a ser muy difícil encontrar un ADC que se pueden degustar más de unos 14 o 16 bits a esa velocidad.

También, almacenamiento de datos va a ser duro: 16 bits/muestra, que está generando 432 MB/s (3456 Mb/s o 3.37 Gb/s) de los datos. Tenga en cuenta que este es más rápido que el pico (poco realista) de 3,0 Gb/s SATA II y sólo alcanzable con muy atentos matrices RAID 0 o unidades de memoria flash. Una hora (3600 segundos) requiere alrededor de 2 TB de almacenamiento.

Rango Dinámico

Debido a que cada canal es generado por un transmisor, la fuerza de la señal recibida será diferente para cada uno. Ya que no quiero un receptor por canal, el receptor tiene que establecer su ganancia para asegurarse de que el más cercano (más fuerte) de la estación de no ahogar a los demás.

Desde el 16 de bits es sólo 96 dB o así, y la fuerza de la señal cae algo como 6 dB por rango de duplicación (r^-2), sin contar el camino de las pérdidas, tales como la lluvia o de la intervención de las estructuras. Estaciones distantes serán recibidas con menos resolución.

Banda base

La otra opción es cambiar la banda (es decir, heterodino) a una banda inferior por lo que el total de ancho de banda no está tan mal.

El ancho de banda

Me gustaría recomendar lo que se llama un "Low-SI el sistema", donde la banda se desplaza hacia abajo cerca, pero no del todo a 0 (DC). Esto le permite mantener un bloqueo de DC filtro (y tal vez incluso una potencia de 60 Hz filtro de línea) que ayudará a reducir la interferencia y el circuito de errores tales como el desplazamiento de los voltajes.

Así, por ejemplo, puede cambiar el canal de 20 MHz de ancho de banda entre 88-108 MHz a unos 3-23 MHz. Esto permite que la muestra en 50 MHz, lo que podría vamos a encontrar un 18 bits ADC, la adición de aproximadamente 12 dB de rango dinámico... todavía no mucho.

Lo Que Se Pierde

Un típico receptor de radio FM tiene varias etapas que se han de tirar a la basura con el fin de recibir toda la banda:

  • Un sintonizador de que selecciona el canal deseado
  • Un canal de filtro que rechaza enérgicamente la interferencia de otros canales. Este filtro permite el alta fidelidad, aunque con bajo rango dinámico ADCs como 8 o 10 bits modelos.
  • Un control automático de ganancia del circuito que se establece la ganancia del receptor basado en el nivel de señal recibida, maximizando el uso de el rango dinámico disponible
  • Mucho menor ancho de banda (200 kHz) que usted debe decodificar
  • De etapas múltiples, heterodino estructuras que permiten filtrar el canal que más de una vez. Por ejemplo, la mayoría de las radios bandshift el canal seleccionado hacia abajo para una frecuencia central de 10.7 MHz, para luego filtrar con una alta precisión de cerámica-el resonador de filtro, entonces bandshift a 455 kHz y filtro de nuevo antes de la creación de la cuadratura del canal y la detección de la señal.
  • Mejor control de frecuencias, de modo que la señal de una etapa de no crear una falsa señal en otra.

Así que, en conclusión, mientras que lo que usted pide no es imposible, hay varias cosas acerca de lo que va a comprometer su rendimiento hasta el punto de que es casi inútil.

5voto

Florian Puntos 3564

Esto es algo parecido a lo de la radio a los astrónomos hacer. Los distintos tipos de información están disponibles en diferentes rangos de frecuencia. Existen estrechas líneas espectrales llevando la información acerca de los átomos, las temperaturas, los campos magnéticos, y todo cambia con el tiempo. Intensidades trazada a lo largo de varias octavas de frecuencia de decir acerca de la radiación de sincrotrón, fuentes termales, nubes de polvo y así sucesivamente. Una estrella de neutrones especialista posible que desee saber acerca de los cambios en la intensidad y desplazamientos doppler de la forma más rápida de hilado de pulsares en una escala de tiempo de milisegundos. Astrochemists lo desea, puede muy finamente espaciados frecuencias para capturar los detalles de lejanas nubes moleculares.

De ninguna manera puede actual Terrícola de la tecnología de reunir todos los datos de forma de onda tan finamente sobre la frecuencia y el tiempo, para decir que una hora, para hacer todo este tipo de investigación en la post-observación y análisis. Cada científico debe decidir y pedir que el sistema se configura de una manera o de otra lo que cada uno quiere.

Una de las partes más importantes del sistema para configurar es el correlacionador. He trabajado en NRAO por un tiempo. Ellos se reúnen toneladas de datos por día. En EVLA (anteriormente VLA, ahora mejorado) reúnen la señal del 27 de platos. Y en dos polarizaciones - no preguntar acerca de eso! Lo que EVLA puede hacer es descrito en https://science.nrao.edu/facilities/evla/capspec

Pero lo que lo hace posible para nosotros los simples Siglo 21 los seres humanos es que la radio que los astrónomos hacer su trabajo en las diferencias de fase de las señales de ser más o menos igual que el ruido, es una correlación estadística hecho en FPGAs. Super-rápido de Fft, 1 bits, 2 bits o si tienen el dinero 3-bit Adc. (Muy raro ver a los ADCs con tan pocos bits en cualquier lugar, pero en física de altas energías y la radio astronomía!) El contenido de la información en las ondas EM en los receptores es la forma en picado hacia abajo a lo que los científicos encuentran todavía útil. Por supuesto, los astrónomos no están recreando Rush Limbaugh o de ayer del partido de béisbol, pero la fabricación de imágenes, de datos de puntos de ajuste de curvas teóricas, etc.

Si usted tiene los fondos y el equipo y quería grabar, digamos, la banda de radiodifusión en FM como recibido en algún momento en los Estados Unidos durante una hora, asegúrese de que es factible, pero más allá de la media aficionado capacidades. Pero en comparación con la mayoría de la radio astronomía instalaciones, sería un pedazo de la torta, dejando de lado el hecho de que la radio que los astrónomos no construir equipos para rangos de frecuencia contaminados por la difusión. Seguro que te quieres convertir. 88MHz - 108 MHz para 0MHz - 10MHz, que de Nyquist dice que muestra a 20MHz. Durante una hora, que es de 72 millones de muestras. Bah, fácil...

El PDF en https://science.nrao.edu/facilities/alma/naasc-memo-series/naasc-memos/104.interferometry-basics/view podría hacer una buena lectura. También, sobre el EVLA de correlación y la cantidad de datos que tiene que cigüeñal a través de, https://mitr.drao.nrc.ca/widar/index.shtml Los datos que los astrónomos obtener se analiza el uso de la CASA de software, el cual está siendo financiado públicamente cualquier electrónica geek es bienvenido a descargar, pero se espera que una curva de aprendizaje empinada (incluso para la astrofísica de los estudiantes) - ver http://casa.nrao.edu/

3voto

Jon Fournier Puntos 2435

Esto es lo que radio software-definida (SDR).

En pocas palabras, significa que enganchar una antena a la entrada de un ADC muy rápido, y entonces hacer el procesamiento de los datos recibidos en su procesador o FPGA, etcetera.

Artículo de Wikipedia sobre radio software-definida

2voto

aryeh Puntos 1594

Sí, es teóricamente posible, PERO el ancho de banda necesario es tan grande como el rango de frecuencias que desee grabar.

Para la FM canales de audio que sugieren que probablemente sea realmente factible. Para toda la banda de FM o por canales de vídeo el ancho de banda necesario se hace más grande. Así que, para efectos prácticos, sería poco práctico, a lo largo de más de un número muy limitado de la gama del canal.

Usted probablemente iba a lograr esto de manera efectiva la producción de una banda ancha superheterodinos receptor y la conversión de la banda de interés hasta de banda base y de grabación. O, si usted tenía una grabadora dedicado a la grabación de un cierto ancho de banda, usted podría ajustar en consecuencia.

La nomenclatura varía un poco, pero por FM96 a FM100 probablemente la media de 96 a 100 Mhz o 4 MHz de ancho de banda. Esto es en el orden de ancho de banda disponible de un TV a nivel nacional grabadora por ejemplo VHS o Beta , pero estos están muy adaptados a las características de la señal de TV y bien puede no ser fácilmente adaptada para este uso.

El almacenamiento Digital sería factible, pero probablemente caro. Tal vez no. No he pensado, pero un 4 MHz de ancho de banda puede ser capaz de ser grabado en decir acerca de 8 MB/segundo o alrededor de 32 GB/hora. Asequible dada la capacidad que ofrece.

Wikipedia - de radiodifusión de FM

Wikipedia - banda de radiodifusión en FM

La FCC de las asignaciones de frecuencias

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X