Wie empfängt das Radio das Signal von einem bestimmten Sender?

Dies ist eine Resonanz in der Schaltung - wenn Sie ein Bündel verschiedener Frequenzen haben, die ein Resonanzsystem antreiben, ist die Reaktion nur für die Frequenzen stark, die nahe an der Eigenfrequenz des Resonanzoszillators liegen.

Sie können das gleiche Phänomen in mechanischen Systemen beobachten. Wenn Sie eine mechanische Masse an einer Feder haben und eine Kraft anwenden, die sich mit der Zeit ändert, ist die Amplitude der Schwingung

Wo$F(\omega)$ist die Fourier-Komponente der Kraft bei der Frequenz$\omega$,$\omega_0$ist die Eigenfrequenz der Schwingung, und$\Gamma$ist ein kleiner Dämpfungsparameter. An der Grenze des Kleinen$\Gamma$, nehmen Sie nur die Fourier-Komponente von F in der Nähe der Resonanzfrequenz heraus, heben sich diejenigen Komponenten auf, die sich in der Frequenz unterscheiden, weil sie angesichts der Eigenschwingungsfrequenz des Oszillators zum falschen Zeitpunkt drücken und ziehen.

Diese natürliche Fourier-Transformationseigenschaft linearer Oszillatoren ist die Grundlage des menschlichen Gehörs, bei dem die Haare im Ohr so ​​abgestimmt sind, dass sie nur sehr nahe bei einer Frequenz mitschwingen. Es ist auch die Grundlage für die Radioabstimmung oder jede andere lineare frequenzempfindliche Reaktion.

Herkömmliche UKW-Radioempfänger verwenden mehrere Techniken, um das gewünschte Signal auszugeben.

Angefangen von außen bis hin zum Funkausgang ist das Antennendesign und -engineering der erste Schritt. Die Abmessungen und Ausrichtung der Antennenelemente können für eine bestimmte Frequenz oder ein bestimmtes Frequenzband und/oder die Polarisation von Funkwellen (normalerweise horizontal oder vertikal) optimiert werden. Als alltägliches Beispiel würde die Funkantenne eines Autos nicht sehr gut funktionieren, wenn sie für einen WLAN-Router verwendet würde, teilweise aufgrund dieses Prinzips.
[Link] Antennenlängenrechner: www.kwarc.org/ant-calc.html
[Link] Antennenpolarisation: www.radio-electronics.com/info/antennas/basics/polarisation-polarization.php

Nachdem die Funkwellen an der Antenne empfangen und über das Antennenkabel zur Funkeinheit geleitet wurden, ist es üblich, als erste Komponente einen Filter zu verwenden. Diese Filter fördern die Auswahlarbeit, die durch das Antennendesign begonnen wurde, und erzeugen Widerstand für alle Funkwellen, die nicht in der Reichweite liegen, für die sie ausgelegt sind. Sie können analog oder digital sein; und je teurer der Filter ist, desto besser wird er normalerweise nur bestimmte Frequenzen durchlassen.
[Link] HF-Filter-Grundlagen: www.radio-electronics.com/info/rf-technology-design/rf-filters/rf-filter-basics-tutorial.php

Sobald das Signal den Filter passiert hat, führen herkömmliche Funkgeräte mehrere Schritte aus, um das Signal zu „bereinigen“ und es möglicherweise in eine ZF oder Zwischenfrequenz umzuwandeln, damit es sich besser auf den internen Leiterplatten im Funkgerät ausbreitet. Eine gängige Methode, um genau die gewünschte Frequenz zu isolieren, besteht darin, einen Oszillator zu verwenden, um die gewünschte Trägerfrequenz zu multiplizieren. Nehmen wir zum Beispiel an, Sie stellen einen alten Funkregler auf 96,5 MHz ein, wodurch der interne Oszillator so eingestellt wird, dass er ein 96,5-MHz-Signal erzeugt. Dieses Referenzsignal wird dann vom Funkempfänger verwendet, um ihm dabei zu helfen, alle Funkwellen zu identifizieren und zu verstärken, die von der Antenne auf der 96,5-MHz-Frequenz kommen. Es lässt es wissen, worauf es hören soll, und wie ein Kind, das die Stimme seiner Eltern in einem lauten Raum wahrnimmt, „hört“ das Radio diesen Sender, weil es weiß, was es ist.

Hoffentlich gibt dies eine konzeptionelle Antwort auf Ihre Frage. Einige der Beispiele wurden der Einfachheit halber verallgemeinert, und der beste Weg, dies zu verstehen, besteht darin, einen Bausatz zu kaufen und Ihren eigenen UKW-Radioempfänger zu bauen:
http://www.somerset.net/arm/fm_only_one_transistor_radio.html

Möglicherweise einfachere Erklärung.

Stellen Sie sich ein Klavier vor, auf dem Menschen verschiedene Tasten (Noten) als Morsecode anschlagen.

Obwohl das Ergebnis ein fast zufälliges Rauschen wäre. Wenn Sie ein Gerät hatten, das darauf eingestellt war, nur eine einzelne Note zu hören (oder Sie sehr gute Ohren hatten), könnte es inmitten aller anderen Noten erkennen, wann diese Note gespielt wurde oder nicht, und so das Signal empfangen.

Konzeptionell stimmen Sie mithilfe der Fourier-Analyse auf ein bestimmtes Signal ab . (Dies kann auf verschiedene Arten implementiert werden, traditionelle Radios verwenden die in Rons Antwort beschriebene Methode.)

Grundsätzlich oszilliert das Signal, das Sie empfangen möchten, auf (oder nahe bei) einer bekannten Frequenz. Multipliziert man das Rohsignal mit einer Sinuswelle gleicher Frequenz und mittelt dann über die Zeit, heben sich alle anderen Signale mehr oder weniger auf und es bleibt nur das gewünschte Signal übrig, das man dann entsprechend dekodieren kann (je nachdem, ob es sich um ein ist AM, FM, Digitalradio oder was auch immer).

Wie immer ist die Realität etwas komplizierter, aber ich denke, das ist das Konzept, das Sie wollten.