cursul 2 sistem de radiocomunicatii - vega.unitbv.rovega.unitbv.ro/~nicolaeg/sctri -robotica...
TRANSCRIPT
Cursul 2SISTEM DE RADIOCOMUNICATII
TV TV TV TV TV TV TV
Cuprins1.1. Structura sistemului de radiocomunicatii
unidirectional1.2. Funcţii ale elementelor sistemelor de
radiocomunicaţii1.3. Reglementări privind sistemele de
radiocomunicatii (Indici de calitate pt. E si pt. R)
Schema unei legături de radiodifuziune
ReceptorEmiţător
Mediul de propagare
3
1 2
4
5 6
Unde radio
1.1. Structura unui sistem de radio comunicatii
Ne reamintim !
1.1. Structura unui sistem de rd.com. unidirectional
Schema bloc a unui sistem de radiocomunicaţii(functii instalatii de Emisie si de Receptie)
Ø Instalatia de emisieØ Instalatia de receptie
Tipul de informatie procesata:- Audio (20Hz – 20kHz)- Video (5MHz – 30MHz – 50MHz)
Formatul informatiei- Analogic- Digital
1.2 . Functii ale elementelor sistemelor de 1.2 . Functii ale elementelor sistemelor de radiocomunicatii
Schema electrica a unui radioreceptor cu MA realizat cu CI specializate
TCA-440
FILTRUPIEZO
TCA 160
+9V
1.3. Reglementări privind sistemele de radiocomuncatii
A) Reglementari pentru emitatoare:• Frecventa de emisie - fe -• Puterea de emisie - Pe -• Banda ocupata – Bo -• Raportul Semnal / Zgomot – RSZ -
Nivelul câmpului de radiofrecvenţă este exprimat:• dBμV/m (pentru intensitatea câmpului EM – E -);•dBmW (pentru putere - P -),folosind notaţiile dBμV respectiv dBm [ABE99].
A 1.2 = Tabelul de echivalenţă dBm, W, dBμV, V
Exprimarea în dB este rezultatul unei măsurări având oreferință pentru diferite niveluri absolute.
Ex. : dBmW este o măsurare raportată la 1mW referință; dW este o masurare raportata la 1W referinta;
Pentru: 0dBm se deduce din formulă o putere de 1mW, iarpt. -10dBm => P=0,1mW
• Se pot face si exprimări în niveluri relative, situație în care se pot utiliza relațiile:
DE ȘTIUT !
Exemplificari: Autoritatea Naţională pentru Administrare şi Reglementare în Comunicaţii
Decizia nr. 1722/2011 privind frecvenţele radio ori benzile de frecvenţe radio exceptate de la regimul de licenţiere.
Radiocomunicaţii în "banda civică" CB (Citizen's Band); λ=10m
Ø26 960-27 410 kHz (Modulaţie defrecvenţă - F3E)Ø26 960-27 410 kHz (Modulaţie deamplitudine - A3E sau J3E)
Radiocomunicaţii în banda de 446-446,1 MHz (PMR 446) - (Private Mobile Radio)
446,0-446,1 MHz - cele Analog si Pe <500mW446,1 -446,2 MHz - cele Digitale si Pe <500mW
Statii:-Portabile <4W-Mobile >4W--fixe la 220V
6 765 - 6 795 kHz13 553 - 13 567 kHz26 957-27 283 kHz40,660-40,700 MHz138,20-138,45 MHz433,050-434,040 MHz434,040-434,790 MHz863,000-865,000 MHz865,000-868,000 MHz868,000-868,600 MHz
ANCOM - Frecvente libere
Dispozitive radio cu rază mică de acţiune (SRD-uri) nespecifice868,700 - 869,200 MHz869,400 - 869,650 MHz869,700-870,000 MHz2 400-2 483,5 MHz5 725-5 875 MHz24,00-24,15 GHz24,15-24,25 GHz61,0-61,5 GHz122-123 GHz244-246 GHz
Banda 430-438MHz=partajata; 433,9MHz =module RX si TX comerciale
Mouse Wireless: (2,402 – 2,480)GHz; 16 channels cu B=3MHz
SRD =Echipam.cu Pe<2W
Aplicaţii audio pe suport radio863-865 MHz
864,8-865 MHz1795-1800 MHz87,5-108 MHz
Alte frecvenţe radio exceptate de la regimul de licenţiere
De stiut !Serviciul de radioamator, se desfasoara pe frecvente
raspanditeIn intreg spectrul de radiofrecventa
A) Reglementari pentru receptoarele de radiocomunicatii
(indici de calitate)Ø sensibilitateaØ selectivitateaØ stabilitateaØ fidelitateaØdistorsiunile de neliniaritateØdiafonia si egalitatea stereofonicaØ calitatea imaginii receptionateØ rezolutia imaginiiØ puterea de iesire
• Puterea nominala (Pn),
ØSensibilitatea = reprezinta capacitatea receptorului de a asigura o auditie satisfacatoare pentru semnale din antena de valoare minima. Sensibilitatea depinde, în mare parte, de valoarea amplificarii totale a receptorului.
a) sensibilitatea limitata de amplificare este egala cu nivelul minim al semnalului de radiofrecventa –RF- de intrare necesar pentru a produce la iesireputerea standard Ps.
( )20
int Re
10cA
iesA
UUS =
SSies RPU =
Ps este stabilita prin reglementari in functie de clasa receptoruluiu
Clase de Radioreceptoarelor in functie de parametrii caracteristici: Pn, Ps și Sensibilitate
Clasa Pn [w] Sensibilitatea Puterea standard
I 5 - 10 50 µV 500 mW
II 2 - 4 100 µV 50 mW
III 0,5 – 1,5 200 µV 5 mWIV < 0,5 500 µV 1 mW
b) sensibilitatea limitata de zgomot este egala cu nivelul minim al semnalului de RF de la intrare pentru a produce la iesire un
RSZ = 20dB/MA; 26dB/MF
c) sensibilitatea limitata maxim îmbina celedoua cerinte de sensibilitate
N.B.Procedura de stabilire/determinare a
parametrilor este reglementata de organismele internationale in domeniu.
ØSelectivitatea = proprietatea de a separa semnalul util din domeniul de frecvente de la antena. Este exprimata prin:
a) Atenuarea canalului adiacent aCA (> 30dB)
Ex.: Valori standardizate: >30dB/MA; >36dB/MF
b) Rejectia semnalului pe frecventa intermediara afi
=
)()(
lg20][int
int
s
CACA fU
fUdBa
)()(
lg20=intint
si
fi fUfU
a
Alti Indici de calitate ai radioreceptoarelor
ØStabilitatea – eficacitatea RAAØPuterea de iesire: Pn , - [RMS]
mai sunt si PMPO, MIOP -> IEC nr. 268 –3 / 1983 pentrucare explicam:
Interval de măsură
Umax
U
t
U
Umax
tInterval de măsură
a) semnal sinusoidal b) semnal muzical
Alti Indici de calitate ai radioreceptoarelor
ØDistorsiunile de neliniaritate (distorsiuni armonice)
ØFidelitatea22
322
21
223
22
....
....
N
N
UUUU
UUU
++++
+++=δ
Caracteristica de fidelitate a receptoarelor radio
0 fmin fmax f
A
Amax0,707
Frecvenţe medii
Frecvenţe înalte
Frecvenţe joase
odB
3dB
[ ] ∑ ++++==i
AAFDAFIEAARFic AAAAAAdBARe
dBA c 7015545510Re =+−++=
Calitatea imaginiiQ
Deteriorarea imaginii de către zgomot
5 Excelentă 5 Imperceptibil4 Bună 4 Perceptibil dar
nesupărător3 Acceptabilă 3 Puţin supărător2 Săracă 2 Supărător1 Rea 1 Foarte supărător
Ø Calitate imaginilor receptionate (Q) - depinde de rezolutie si de existenta zgomotelor.
Reglementările ITU – R BT.654 pt. Q in functie de zgomot
Variaţia calităţii imaginii (Q) în cazul transmisiilor analogice şi a celor digitale
0 -70 -80 -90 Pint[dmW]
Q
5
analogic
digital
Rezolutii de imagine in functie de format:vFormat standard: 720x565vFormat HD Ready: 1366 x 768vFormat HD: 1920 x 1080vFormat 4K, UHD: 3840 x 2160vFormat 8k, SHD: 7680 x 4320 vFormate 16K, 15360 × 4320 sau x 7680 pt
raport de aspect = 2/1(18: 9) si cu o rezolutie de 118 megapixeli.
Ø Finetea imaginilor receptionateEste un parametru de calitate a imaginii si depinde de rezolutiaimaginii - de numarul de pixeli dintr-un cadru de imagine pe H si V.
Resursa aditionala:
• Radioreceptoare• Receptia stereofonica• Variante de radioreceptoare
[1] George Nicolae, Ecaterina Liliana Miron,TELEVIZIUNE. Analog, digital, înaltă definiție și3D, Editura A.F.A. „Henri Coandă”, Brasov, 2016.ISBN 978-606-8356-44-0, 319 pagini.
[2] Nicolae G., Oltean I., Radiocomunicaţii. Bazelecomunicaţiilor prin radio şi televiziune, vol.I,Universitatea Transilvania, Braşov
[3] Nicolau E., Manualul inginerului electronist.Radiotehnica, vol.II, Editura Tehnică,Bucureşti,1987
Bibliografie
După tipul elementelor active folosite:1. Radioreceptoare realizate cu tuburi electronice2. Radioreceptoare realizate cu tranzistoare3. Radioreceptoare realizate cu circuite integrate4. Module transmitatoare (E si R) –
monocip (uP) – pt date numerice
23
1
2
3
1. Radioreceptoare. Tipuri
Cel mai simplu radioreceptor !
Ca
D
A
a) cu detecţie (fără acord) b) cu detecţie şi circuit de acord
Scheme de receptoare cu simplă detecţie
A
C Ca
4,7nF 4kΩ
D EFD108
L Cv
90-
300sp 500pF
2. Radioreceptoare superheterodina
Schema bloc a receptorului radio superheterodină stereofonic pentru semnale MA – MF
A
UCAF
fs
fiMA
URAA
A
CI-MA
ARF-MA
AFI-MF
EA-MA
AFI-MF
AFI-MA
D -MF
D -MA
RAA
AAF -D-
Decodorstereo
AAF -S-
fi-MF =fosc – fs
Bloc de UUSCIMF
EA-MF MF
OL-MF
CAF
fi = 455 kHz
fi = 10,8 MHz
OL-MA
Ex: pt MA fimag= fs + 910 kHz ; pt. MF fimag= fs + 21MHzCA - 3189, βM - 3189, LM -1865, LM -1965.; TDA 7000
fimag= fs + 2 x fi
fi = 455kHz / MA ; fi = 10,5MHz / MF
fi = fh - fs ; fh ≡ fosc
Radio cu TBA-570A – performanteØ puterea de iesire > 4W, cu distorsiuni maxime de 10%;Ø game: UM 515 kHz ÷ 1.605 kHz
US 5,8 MHz ÷ 7,43 MHzUUS 87,5 MHz ÷ 108 MHz
Ø sensibilitate: UL >120μVUM >50 μVUUS >5 μV
Ø selectivitatea: UL, UM 40 dBUUS 32 dB
Ø raportul semnal/zgomot 45 dBØ banda de frecventa 80 Hz ÷ 10.000 Hz
Schema bloc a receptorului radio echipat cu circuitul integrat TDA 7010
fs ± ∆f
Intrare de RF
Retea RC
A1
A2
DemodulatorMF
Mixer
LCv
10n
OCTDV DV
fh = fs - fi ∆fh ± ∆f
fi
U = f(± ∆f)
Iesire audio pentru AAF
AFI trece bandăf0=70kHz
CI
AAF
•sensibilitatea la 3 dB sub limitare: 1,5µV•raportul semnal zgomot: 60 dB•selectivitatea la ±300 kHz; 40 dB•distorsiuni pentru ∆f= ±22,5 kHz; 0.7%;•banda audio: 10 kHz•tensiunea audio disponibila: 75mV (∆f= ±22,5 kHz).
Standardul CCIR -1965/1966codare stereofonica cu frecventa pilot (=sistem multiplex)
3. Receptia stereofonicaStereofonia – auditie binaurala= Perspectiva sonoră este determinată de trei elemente specifice:
1. Unghiul de ascultare2. Rezoluţia stereofonică3. Atmosfera acustică
fs
Caracteristica de frecvenţă a semnalului multiplex stereofonic
( ) ( ) ( ) ( )tPtStMtS MS ++= *
Semnalul stereofonic
P(t) = 19 kHzfrecventa Pilot
S’(t) = Sem. Auxiliar StereoM(t) = A(t) + B(t)
S’(t) = A(t) – B(t)
P(t) = 19 kHz
4. Receptoarele radio cu prelucrari numericeFacilitati: afisarea numerica a postului, OCT, Sinteza
de frecventa, acord automat, procesari semnale,..
Fig. 1.7 Schema bloc a circuitului de afişare numerică a postului
Q
Mixer
Oscilator
local
Frecvenţmetrudigitalf0 – fi
Afişaj
numericf0
f0
fs fi
Cv
Oscilator local cu sintetizată de frecvenţa
fq
f0
Q
MixerSchimbător de
frecvenţă
Oscilator
local Comarator defază
Divizor de frecvenţă
f0/N
fs = frecvenţă semnal recepţionată
f0 = frecvenţă oscilator local
fi = frecvenţă intermediară
fref = frecvenţă de referinţă
fq = frecvenţă oscilator cu cuarţ
Divizor programabil
fsfi
f0 fref
N
Oscilator
cu cuarţ
R
VD
VD
CDV
AfişajComenzi
Microcontroler
UCPROM RAM
Porturi I/O
A
Osc. este intr-o bucla de fază închisă PLL (Phase Locked Loop)
fref = 50 kHz sau 10 kHz
=
NffV refD
0-
Pentru VD = 0 => reffNf ⋅=0
Receptorul radio digital
Schema structurală a radioreceptorului cu prelucrare digitală
Tuner cu prelucrare numerică CAN DSP
CNAAAF
stereoDecodor
stereoD
CIRCUITE PENTRU ALIMENTARE, COMANDĂ, CONTROL ŞI AFIŞARE
Canal S
Canal D
DSP- Digital Signal ProcessingSchema bloc a procesului de prelucrare digitală a semnalelor audio
Semnalaudio
analogic
5VVIN
Intrare semnal audio digital
Circuit de reacţie
Condiţionare semnal
CAD
DSPTMS320C241
SPI
VDO RESET
CDA
CAD10biti
Amplificator de putere
COMANDĂ şi CONTROL
TMS320C241 dedicat prelucrării semnalelor audio nu numai în radioreceptoare dar şi în diverse instalaţiile audio (sonorizări, receptoare TV
Echi
vale
nţe
într
e va
loril
e ex
prim
ate
în d
Bm, W
, dBμ
V, V
Echi
vale
nţe
într
e va
loril
e ex
prim
ate
în d
Bm, W
, dBμ
V, V
dBm Putere dBμV Tensiuneapt. Ri=50 Ω
**Tensiuneapt. Ri=75 Ω
- 100 0,1 pW 7 2,2 μV 2,64 μV- 90 1 pW 17 7 μV 8,4 μV- 80 10 pW 27 22 μV 26,4 μV- 70 100 pW 37 70 μV 84 μV- 60 1 nW 47 220 μV 264 μV- 50 10 nW 57 700 μV 840 μV- 47 20 nW 60 1 mV 1,2 mV- 40 100 nW 67 2,2 mV 2,64 mV- 30 1 μW 77 7 mV 8,4 mV- 20 10 μW 87 22 mV 26,4 mV- 10 100 μW 97 70 mV 84 mV
0 1 mW 107 220 mV 264 mV10 10 mW 117 700 mV 840 mV20 100 mW 127 2,2 V 2,64 V30 1 W 137 7 V 8,4 V40 10 W 147 22 V 26,4 V50 100 W 157 70 V 84 V60 1 kW 167 220 V 264 V70 10 kW 177 700 V 840 V80 100 kW 187 2,2 kV 2,64 kV90 1 MW 197 7 kV 8,4 kV
Bibliografie
[1] Nicolau E., Manualul ingineruluielectronist. Radiotehnica, vol.II, EdituraTehnică, Bucureşti,1987
[2] Nicolae G., Oltean I., Radiocomunicaţii.Bazele comunicaţiilor prin radio şiteleviziune, vol.I, Universitatea Transilvania,Braşov, 2000
[3] Mitrofan, Gh., Introducere în televiziune.Editura Teora, Bucureşti, 1993
Bibliografie