Direct-conversion receiver
ડાયરેક્ટ-કન્વર્ઝન રીસીવર (ડી. સી. આર.), જેને હોમોડાઇન, સિંક્રોડાઇન અથવા ઝીરો-આઇ. એફ. રીસીવર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે એક રેડિયો રીસીવર ડિઝાઇન છે જે સ્થાનિક ઓસિલેટર દ્વારા સંચાલિત સિંક્રોનસ ડિટેક્શનનો ઉપયોગ કરીને આવતા રેડિયો સિગ્નલને ડિમોડ્યુલેટ કરે છે, જેની આવર્તન ઇચ્છિત સિગ્નલની વાહક આવર્તનની સમાન અથવા ખૂબ નજીક હોય છે. આ પ્રમાણભૂત સુપરહીટરોડાઇન રીસીવરથી વિપરીત છે જ્યાં આ મધ્યવર્તી આવર્તનમાં પ્રારંભિક રૂપાંતર પછી જ પૂર્ણ થાય છે. માત્ર એક જ આવર્તન રૂપાંતરણ કરવાનું સરળીકરણ મૂળભૂત સર્કિટની જટિલતાને ઘટાડે છે પરંતુ અન્ય સમસ્યાઓ ઊભી થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ગતિશીલ શ્રેણીને લગતી. તેના મૂળ સ્વરૂપમાં તે વિસ્તૃત ફેઝ લોક લૂપ લાગુ કર્યા વિના AM અને FM સંકેતો પ્રાપ્ત કરવા માટે અયોગ્ય હતું. જો કે આ અને અન્ય તકનીકી પડકારોએ આ તકનીકને તેની શોધ (1930) ના સમયની આસપાસ અવ્યવહારુ બનાવી દીધી હતી, વર્તમાન તકનીક અને ખાસ કરીને સોફ્ટવેર રેડિયોએ કેટલાક ગ્રાહક ઉત્પાદનો સહિત ચોક્કસ ક્ષેત્રોમાં તેનો ઉપયોગ ફરી શરૂ કર્યો છે. ઓપરેશનનો સિદ્ધાંત મોડ્યુલેટેડ સિગ્નલનું બેઝબેન્ડમાં રૂપાંતર એક જ આવર્તન રૂપાંતરણમાં કરવામાં આવે છે. આ સુપરહેટેરોડાઇનના બે (અથવા વધુ) આવર્તન રૂપાંતરણો, આઇ. એફ. તબક્કા (ઓ) અને છબી અસ્વીકાર મુદ્દાઓની જટિલતાને ટાળે છે. પ્રાપ્ત રેડિયો આવર્તન સંકેત સીધા આવર્તન મિશ્રણમાં આપવામાં આવે છે, જેમ કે સુપરહેટેરોડાઇન રીસીવરમાં. જો કે, સુપરહીટરોડાઇનથી વિપરીત, સ્થાનિક ઓસિલેટરની આવર્તન પ્રાપ્ત સંકેતની આવર્તનથી સરભર થતી નથી, પરંતુ સમાન હોય છે. પરિણામ એ ડિમોડ્યુલેટેડ આઉટપુટ છે જે મધ્યવર્તી આવર્તન (IF) તબક્કાને અનુસરીને સિંક્રનસ ડિટેક્શન (પ્રોડક્ટ ડિટેક્ટર) નો ઉપયોગ કરીને સુપરહેટેરોડાઇન રીસીવરમાંથી મેળવવામાં આવે છે. તકનીકી સમસ્યાઓ સુપરહેટેરોડાઇન રીસીવરની કામગીરી સાથે મેળ કરવા માટે, સામાન્ય રીતે આઇ. એફ. તબક્કા દ્વારા સંબોધવામાં આવતા સંખ્યાબંધ કાર્યો બેઝબેન્ડ પર પૂર્ણ થવા જોઈએ. ઓટોમેટિક ગેઇન કંટ્રોલ (એ. જી. સી.) નો ઉપયોગ કરીને કોઈ ઉચ્ચ ગેઇન આઇ. એફ. એમ્પ્લીફાયર ન હોવાથી, પ્રાપ્ત સિગ્નલની તાકાતના આધારે બેઝબેન્ડ આઉટપુટ સ્તર ખૂબ જ વિશાળ શ્રેણીમાં બદલાઈ શકે છે. આ એક મોટો તકનીકી પડકાર છે જેણે ડિઝાઇનની વ્યવહારિકતાને મર્યાદિત કરી દીધી છે. બીજો મુદ્દો એ છે કે એએમ સંકેતોની પરબિડીયું શોધને અમલમાં મૂકવા માટે આ ડિઝાઇનની અસમર્થતા છે. આમ AM અથવા FM સંકેતોના સીધા ડિમોડ્યુલેશન (પ્રસારણમાં વપરાતા) માટે સ્થાનિક ઓસિલેટરને વાહક આવર્તનમાં તબક્કાવાર લોક કરવાની જરૂર પડે છે, જે સુપરહીટરોડાઇન ડિઝાઇનમાં IF તબક્કાના આઉટપુટ પર વધુ મજબૂત એન્વેલપ ડિટેક્ટર અથવા રેશિયો ડિટેક્ટરની તુલનામાં વધુ માગણી કાર્ય છે. જો કે ડિજિટલ સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ પછી ક્વાડ્રેચર ડિટેક્શનનો ઉપયોગ કરીને ડાયરેક્ટ-કન્વર્ઝન ડિઝાઇનના કિસ્સામાં આને ટાળી શકાય છે. સોફ્ટવેર રેડિયો તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને, સ્થાનિક ઓસિલેટર આવર્તનની નજીકની આવર્તનમાંથી ડાઉન-કન્વર્ટેડ સંકેતો પર કોઈપણ પ્રકારનું ડિમોડ્યુલેશન અને ફિલ્ટરિંગ કરવા માટે બે ચતુર્ભુજ આઉટપુટ પર પ્રક્રિયા કરી શકાય છે. ડિજિટલ હાર્ડવેરના પ્રસાર સાથે સાથે બેઝબેન્ડમાં આવર્તન રૂપાંતરણમાં સામેલ એનાલોગ ઘટકોમાં સુધારાઓએ આ સરળ ટોપોલોજીને ઘણી એપ્લિકેશનોમાં વ્યવહારુ બનાવી છે. ઇતિહાસ અને ઉપયોગો હોમોડાઇન 1932માં બ્રિટિશ વૈજ્ઞાનિકોની એક ટીમ દ્વારા સુપરહેટેરોડાઇન (બે તબક્કાના રૂપાંતર મોડેલ) ને વટાવી જવા માટે ડિઝાઇનની શોધમાં વિકસાવવામાં આવ્યું હતું. પાછળથી આ ડિઝાઇનનું નામ બદલીને "સિંક્રોડાઇન" રાખવામાં આવ્યું હતું. સિંગલ કન્વર્ઝન તબક્કાને કારણે તેમાં માત્ર શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન જ નહોતું, પરંતુ તેમાં સર્કિટની જટિલતા અને વીજ વપરાશમાં પણ ઘટાડો થયો હતો. ડિઝાઇનને સ્થાનિક ઓસિલેટરના થર્મલ ડ્રિફ્ટથી નુકસાન થયું હતું જેણે સમય જતાં તેની આવર્તનમાં ફેરફાર કર્યો હતો. આ પ્રવાહનો સામનો કરવા માટે, સ્થાનિક ઓસિલેટરની આવર્તનની સરખામણી ફેઝ ડિટેક્ટર દ્વારા પ્રસારણ ઇનપુટ સિગ્નલ સાથે કરવામાં આવી હતી. આ એક કરેક્શન વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરે છે જે તેને વોન્ટેડ સિગ્નલ સાથે લોકમાં રાખીને સ્થાનિક ઓસિલેટર આવર્તનમાં ફેરફાર કરશે. આ પ્રકારની પ્રતિક્રિયા સર્કિટ વિકસિત થઈ જેને હવે ફેઝ-લોક લૂપ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિ ઘણા દાયકાઓથી અસ્તિત્વમાં હોવા છતાં, મોટા ભાગે ઘટક સહિષ્ણુતાને કારણે તેનો અમલ કરવો મુશ્કેલ હતો, જે આ પ્રકારની સર્કિટને સફળતાપૂર્વક કાર્ય કરવા માટે નાના તફાવતની હોવી જોઈએ. ફાયદા મિશ્રણ તબક્કામાંથી અનિચ્છનીય પેટા-ઉત્પાદન બીટ સંકેતોને વધુ પ્રક્રિયાની જરૂર નથી, કારણ કે ઓડિયો આઉટપુટ તબક્કે લો-પાસ ફિલ્ટરના ઉપયોગ દ્વારા તેમને સંપૂર્ણપણે નકારી કાઢવામાં આવે છે. રીસીવર ડિઝાઇનમાં ઉચ્ચ પસંદગીનો વધારાનો ફાયદો છે, અને તેથી તે ચોકસાઇ ધરાવતું ડિમોડ્યુલેટર છે. ડિઝાઇનના સિદ્ધાંતોને સંલગ્ન ચેનલ પ્રસારણ સંકેતોને અલગ કરવાની મંજૂરી આપવા માટે વિસ્તૃત કરી શકાય છે, જેમના સાઇડબેન્ડ્સ ઇચ્છિત પ્રસારણને ઓવરલેપ કરી શકે છે. આ ડિઝાઇન પલ્સ-મોડ્યુલેટેડ ટ્રાન્સમિશન મોડ સંકેતોની શોધમાં પણ સુધારો કરે છે. ગેરફાયદા સિગ્નલ લિકેજ પાથ રીસીવરમાં થઇ શકે છે. જરૂરી ઉચ્ચ ઓડિયો ફ્રીક્વન્સી ગેઇન મેઇન્સ હમને નકારવામાં મુશ્કેલીમાં પરિણમી શકે છે. સ્થાનિક-ઓસિલેટર ઊર્જા મિશ્રણકર્તાના તબક્કા દ્વારા એન્ટેના ઇનપુટમાં લીક થઈ શકે છે અને પછી ફરીથી મિશ્રણકર્તાના તબક્કામાં પ્રતિબિંબિત થઈ શકે છે. એકંદર અસર એ છે કે સ્થાનિક ઓસિલેટર ઊર્જા સ્વ-મિશ્રણ કરશે અને ડીસી ઓફસેટ સિગ્નલ બનાવશે. ઓફસેટ બેઝબેન્ડ એમ્પ્લીફાયર્સને ઓવરલોડ કરવા અને ઇચ્છિત સંકેત પ્રાપ્ત કરતા અટકાવવા માટે પૂરતું મોટું હોઈ શકે છે. આ મુદ્દાને ઉકેલવા માટે ડિઝાઇનમાં ફેરફારો કરવામાં આવ્યા છે, પરંતુ તે પ્રાપ્તકર્તાની જટિલતામાં વધારો કરે છે. વધારાની ડિઝાઇન જટિલતા ઘણીવાર ડાયરેક્ટ-કન્વર્ઝન રીસીવરના ફાયદાઓ કરતાં વધી જાય છે. આધુનિક ઉપયોગ વેસ હેવર્ડ અને ડિક બિંગહામના 1968ના લેખમાં પ્રત્યક્ષ-રૂપાંતર ડિઝાઇનમાં નવો રસ લાવવામાં આવ્યો હતો. ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટના વિકાસ અને ઓછા ખર્ચે આઇસી પેકેજોમાં સંપૂર્ણ ફેઝ-લોક લૂપ ઉપકરણોના સમાવેશથી આ ડિઝાઇનને વ્યાપક રીતે સ્વીકારવામાં આવી હતી. ઉપયોગ હવે એએમ રેડિયો સંકેતોના સ્વાગત સુધી મર્યાદિત નથી, પરંતુ વધુ જટિલ મોડ્યુલેશન પદ્ધતિઓની પ્રક્રિયામાં પણ તેનો ઉપયોગ થાય છે. ડાયરેક્ટ-કન્વર્ઝન રીસીવરો હવે સેલફોન, પેજર્સ, ટેલિવિઝન, એવિઓનિક્સ, મેડિકલ ઇમેજિંગ એપરેટસ અને સોફ્ટવેર-નિર્ધારિત રેડિયો સિસ્ટમ્સ સહિત ઘણા રીસીવર એપ્લિકેશન્સમાં સામેલ કરવામાં આવ્યા છે. ક્રિસ્ટલ રેડિયો રિફ્લેક્શનલ રીસીવર હાર્મોનિક મિક્સેર હોમોડાઇન ડિટેક્શન લો આઇએફ રીસીવર ન્યુટ્રોડાઇન રિજનરેટિવ રેડિયો રીસીવર ટ્યુન રેડિયો ફ્રીક્વન્સી રીસીવર હેટેરોડાઇન હેટેરોડાઇન ડિટેક્શન રેફરન્સ બાહ્ય કડીઓ ધ હિસ્ટ્રી ઓફ ધ હોમોડાઇન એન્ડ સિન્ક્રોડાઇન ધ જર્નલ ઓફ ધ બ્રિટીશ ઇન્સ્ટિટ્યુશન ઓફ રેડિયો એન્જિનિયર્સ, એપ્રિલ 1954, "વાયરલેસ સિગ્નલિંગ" (હેટેરોડાઇન સિદ્ધાંત)-12 ઓગસ્ટ 1902-રેજિનાલ્ડ ફેસેન્ડેન રેડિયો ઇલેક્ટ્રોનિક્સ રીસીવર (રેડિયો) દ્વારા