9.5.01 1

.מהי מערכת תקשורת1

.אפנון2

AM.אפנון אמפליטודה 3

1

9.5.01 2

2

9.5.01 3

מושגי יסוד 1.1

דוגמא למערכת תקשורת – הדיבור1.1איור

 

היא מקור המידע; היא יוצרת באמצעות מערכת 1.1הדוברת באיור הדיבור שלה גלי קול המהווים את המסר.גלי הקול מגיעים ליעד

המידע, המאזין, ויוצרים במוחו את תחושת המידע. שים לב שגם כאן, כמו במערכת התקשורת הכתובה, ישנם אותם מרכיבים בסיסיים:

( ויעד מידע message (, מסר )information sourceמקור מידע )(information sink( המסר עובר בתוך תווך ;) medium שהוא ,)

האוויר במקרה זה.

:חסרונות 

טווח.1

הפרעות.2

3

9.5.01 4

פתרון הבעיות1.2

דוגמא למערכת תקשורת אלקטרונית1.2איור

שתי בעיות אלה, הטווח וההפרעות, נפתרות על ידי מערכת התקשורת האלקטרונית, המתוארת בדוגמא הבאה

4

9.5.01 5

השגת יתרונות1.3

באמצעות השימוש במערכת התקשורת האלקטרונית, המתוארת בדוגמה , השגנו שני יתרונות:  1-1

.הגל האלקטרומגנטי יכול להיקלט ממרחקים גדולים, בניגוד לגלי הקול. 1בכך נפתרת בעיית הטווח.

.על ידי עיצוב צורת האות החשמלי במוצא המשדר, אנו יכולים להבטיח 2שהגל האלקטרומגנטי המתפשט באוויר לא יפריע לגלים

אלקטרומגנטיים של מערכות תקשורת אחרות המשתמשות באותו תווך )אויר, במקרה זה(. עיצוב צורת האות על ידי המשדר

2.1 (, ועליו נדון בסעיף modulationנקרא אפנון )

5

9.5.01 6

מרכיבים בסיסיים של מערכת תקשורת1.4

מערכת תקשורת כללית 1.3 איור

מובן שמקור המידע אינו חייב להפיק גלי קול דווקא; הוא יכול להפיק קרני אור )כמו בצילום וידאו(, אותיות א"ב של שפה כלשהי)בלחיצה

על מקש או בכתיבה( או סימנים מוסכמים אחרים )כגון סימנים 1.2בינארים במחשב(. לפיכך נכליל את הדוגמה שתוארה באיור

1.3לתרשים מלבנים של מערכת תקשורת כלשהי, כמתואר באיור

6

סיכום

9.5.01 7

מרכיבים בסיסיים של מערכת תקשורת1.4

בפרקים הבאים נעסוק רק בחלק האלקטרוני של מערכת התקשורת. מעתה והלאה נניח שהמתמרים מהווים חלק בלתי נפרד ממקור המידע ומיעד

המידע, וכל מטרתנו היא להעביר אות חשמלי ממקור המידע אל יעד המידע. תרשים המלבנים, שאליו נתייחס בכל הפרקים הבאים, מוצג באיור

1.4

תרשים מלבנים בסיסי של מערכת תקשורת אלקטרונית1.4איור 7

9.5.01 8

מערכת התקשורת מכילה שלושה מרכיבים 1.5בסיסיים:

המשדר ממיר את האות החשמלי המגיע מן המקור באות חשמלי משדר-1.5.1אחר

בעל צורה שונה, הנשלח לתוך התווך.המשדר אחראי: .לביצוע פעולת האפנון 1 .להגברת עוצמת האות המשודר לתווך 2

כשמו כן הוא; זהו האמצעי המתווך בין המשדר לבין המקלט- תווך1.5.2

ציא מתוכו את אות ומעבד את האות המגיע דרך התווך, ומ מקלט-1.5.3המידע

שיימסר ליעד. המקלט אחראי: .להגברת עוצמת האות הנקלט באנטנה 1 .לברירת האות הרצוי מבין כל האותות המצויים בתווך 2

8

9.5.01 9

9

9.5.01 10

אפנון מהו2.1

( הוא פעולה המבוצעת במשדר.modulationאפנון )

בפעולת האפנון מעורבים שלושה אותות:

.

.האות המאפנן -אות המידע שיכול לאפנן את גל הנושא על ידי שינוי תנופה , 1תדר.

. גל הנושא. 2

.האות המאופנן – המייצג את המידע ואת גל 3הנושא.

10

9.5.01 12

דוגמא2.3

2.1איור

בחירת התחנה הרצויה ברדיו נעשית על ידי סיבוב בורר התחנות, עד שמגיעים לתדר הרצוי. ברוב המכשירים המיטלטלים, כגון רדיו טרנזיסטור התדר רשום על

: את התדר ניתן לקרוא, בקירוב, בעזרת מחוג kHz או MHzסקאלה ביחידות הוריה המופעל על ידי בורר התחנות.

באיור שלהלן רשומים התדרים המדויקים של כמה תחנות הפועלות בארץ, ונקלטות במרכז הארץ.

12

9.5.01 13

פעולת האפנון 2.4

אפנון וגילוי2.2איור

(, ותפקידו לשנות את modulatorהמעגל המבצע את האפנון נקרא אפנן )צורת הגל הנושא בהתאם לשינויים של האות המאפנן. בחלק השמאלי של

מוצג תרשים כללי של פעולת האפנון.2.2איור

כאשר הגל הנושא המאופנן מגיע ליעדו, המקלט, מגלה את השינויים שהוכנסו לגל הנושא, ומפיק מתוכם את המידע. המעגל המבצע

בעגה (detectorנקרא גלאי ) ( detectionאת הגילוי )המקצועית נאמר שהגלאי הוא המעגל

ה"הפוך" לאפנן

13

9.5.01 14

מה בעצם, משנים בצורת הגל הנושא?

)שתרגומו המילולי – אפנון Amplitude Modulationנבהיר שבאנגלית המונח . AMתנופה( מתייחס לשיטה אחת מסוימת. זו השיטה הידוע בראשי תיבות –

מבחינה היסטורית, זו שיטת האפנון הראשונה שפותחה, וזו גם השיטה הראשונה

.שנכיר

 

אפשר לשנות אחד משני הפרמטרים המאפיינים אותו, תנופה או תדר. האפנון נקרא (. amplitude modulationבהתאם אפנון תנופה )

14

9.5.01 15

AM     משדר 3.1

– מבנה עקרוניAM משדר 3.1איור

תפקיד המשדר הוא אפוא לצייד את האות הנשלח לתווך בתכונות, שיעזרו לו להתמודד עם כל המכשולים שהזכרנו.

ראשית המשדר דואג להגביר את עוצמת האות המשודר לרמה כזו, שגם אחרי החלשותו בתווך יוכל המקלט להפיק ממנו אות נאמן במידה

מספקת למקור. שנית, המשדר ממיר את אות המידע לאות בעל תחום תדרים ידוע ומוגדר, באמצעות אפנון.

15

9.5.01 16

AM משדר רדיו מסחרי באפנון 3.2איור

, הרעש AMנזכיר גם את מה שלמדנו בתחום התדרים של שידורי רדיו החיצוני – בעיקר האטמוספירי – עדיין חזק ) עוצמתו יורדת עם עליית

התדר(, ולכן עוצמת השידור חייבת להיות גבוהה. סדר גודל אופייני תחנת שידור זו תיקלט היטב ; 50Kwלהספק השידור הוא

לערך. מעבר לטווח זה, הרעש החיצוני 100Kmבטווח שליגרום להפרעות ויפגום באיכות הקליטה.

 

16

9.5.01 17

(AM         איפנון תנופה )3.1

א.גל נושא AM אפנון 3.3 איור ב.אות מאפנן

ג.גל נושא מאופנן

 

 

 

שיטות אפנון התנופה מתבססות על שינוי תנופתו של גל נושא, בהתאם לשינויי המידע שאותו רוצים לשדר.

 

הגל הנושא המאופנן נראה כאילו הוא שרוי בתוך "מעטפת" , שצורתה כצורת האות המאפנן )ותמונת הראי שלו(. לכן נקרא הקו המרוסק, המחבר

את שיאי הגל המאופנן, בשם  הגל הנושא. (envelopeמעטפת )

17

סיכום

9.5.01 18

הביטוי המתמטי של האות

Xam = )Ac + Xm(*COS)Wc*t(

כאשר :

Acאמפליטודת הגל הנושא -

Wcתדר הגל הנושא –

Xm = Am*COS)Wm*t(

Am אמפליטודת גל המידע –

Wmתדר גל המידע –

Wc >> Wm EWB

9.5.01 19

דוגמא :

נתון :

Ac = 2 [v]

Am = 0.5 [v]

fc=1000 [Hz]

fm=100 [Hz]

. AMמצא את הביטוי לאות המאופנן

שרטט את הספקטרום של כל האותות.

EWB

9.5.01 20

AM מקלט 3.3

כאמור, אחד הדברים העיקריים המייחדים את המקלט הוא הגלאי

20

9.5.01 21

גלאי מעטפת3.3.1

פעולת גלאי מעטפת 3.4איור א. האות במבוא הגלאי ב. גלאי מעטפת

ג. האות במוצא הגלאי

 

(, כשמו כן הוא; הוא עוקב אחר שיאי envelope detectorגלאי מעטפת )הגל הנושא המאופנן ו"מסרטט" את צורת המעטפת שלו, שהיא גם

צורת האות המאופנן המבוקש. גלאי המעטפת .3.4 מתואר באיור

 

21

9.5.01 22

הסבר פעולת 3.3.2הגלאי

מוצא גלאי 3.5איור המעטפת. א.

קבוע זמן לא מתאים ב. קבוע זמן מתאים

הגל חיובי, t=0נסביר את פעולת הגלאי: מלכתחילה, הקבל אינו טעון. ברגע נטען במהירות דרך הדיודה למתח שיא הראשון של Cהדיודה מוליכה והקבל

הגל הנושא. כאשר הגל מתחיל לרדת מערך השיא, הדיודה נחסמת )כי הקבל . Rעדיין טעון למתח השיא( והקבל פורק את מטענו באיטיות דרך הנגד

בינתיים, מתחיל המחזור השני של הגל, ברגע שמתח זה עולה על מתח הקבל, שוב נפתחת הדיודה והקבל נטען במהירות לערך השיא השני של הגל הנושא.

דבר דומה קורה בשאר מחזורי הגל הנושא.

 

22

9.5.01 23

סיכום

.מהי מערכת תקשורת )1

.מהו אפנון תנופה )2

9.5.01 24

ש"ב

נתון :

Ac = 5 [v]

Am = 2 [v]

fc=1500 [Hz]

fm=200 [Hz] . AMמצא את הביטוי לאות המאופנן

שרטט את הספקטרום של כל האותות.

?Am > Acמה יקרה כאשר