Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

105
ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΣΤΙΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ ΚΥΜΑ ΚΑΙ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

description

Το 3ο κεφάλαιο στο μάθημα Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες του τομέα Ηλεκτρονικής και ειδικότητας Ηλεκτρονικών Υπολογιστικών Συστημάτων και Δικτύων, Γ’ τάξη ΕΠΑΛ. Η παρουσίαση αυτή (PPT in PDF) είναι ενεργή, συνοδεύεται από κάποια αρχεία τα οποία συνδέονται με υπερσυνδέσεις. Περισσότερες πληροφορίες στην ιστοσελίδα. http://www.ilektronikoi.gr/index.php?act=viewCat&catId=19

Transcript of Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Page 1: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣΕΙΣΑΓΩΓΗΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣΣΤΙΣ

ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑΚΥΜΑΚΑΙΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣΤΕΧΝΙΚΕΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

Page 2: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

2

• 3.1 Εισαγωγή στις τηλεπικοινωνίες.• 3.2 Σήματα και συστήματα.• 3.3 Τα ηλεκτρικά σήματα.

– 3.3.1 Ορισμός του σήματος.– 3.3.2 Διάκριση των σημάτων.

• 3.4 Ανάλυση σημάτων.• 3.5 Εύρος ζώνης λειτουργίας. Φίλτρα.• 3.6 Η ανάγκη της διαμόρφωσης.• 3.7 Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα.

– 3.7.1 Ορισμός του ηλεκτρομαγνητικού κύματος.– 3.7.2 Ισχύς και πόλωση του ηλεκτρομαγνητικού κύματος.– 3.7.3 Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

• 3.8 διαμορφώσεις.– 3.8.1 Γενικά περί διαμορφώσεων.– 3.8.2 Αναλογικές διαμορφώσεις.

• 3.8.2.1 Διαμορφώσεις πλάτους.• 3.8.2.2 Διαμόρφωση συχνότητας FM.

– 3.8.3 Σύγκριση των διαμορφώσεων AM και FM.

Page 3: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

3

3.1 Εισαγωγή στιςτηλεπικοινωνίες

• Ο όρος τηλεπικοινωνίες αναφέρεταιστο σύνολο των μέσων και τωναπαραίτητων τεχνικών, για τηνανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ δύο ήπερισσότερων ανταποκριτών σεοποιαδήποτε απόσταση με υψηλήπιστότητα και αξιοπιστία.

Page 4: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

4

ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ

• Η λέξη προέρχεται από το αρχαίοελληνικό πρόθεμα "τηλε-" (="μακριά")και την λέξη επικοινωνία.

Page 5: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

5

στο σύνολο των μέσων• στην δικιά μας περιπτώσει τωνηλεκτρονικών, θα μιλάμε πάντα για …• Πομπούς , δέκτες.• Καλώδια και κεραίες.• Κ.Λ.Π

Page 6: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

6

απαραίτητων τεχνικών• στην δικιά μας περιπτώσει τωνηλεκτρονικών, θα μιλάμε πάντα για …• Διαμόρφωση AM, FM, PSTN Κ.Λ.Π• Ασύρματες τεχνικές.• Τεχνικές εκπομπής τηλεοπτικώνσημάτων• Κ.Λ.Π

Page 7: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

7

ανταποκριτών• Δύο ή περισσότερα…• Μηχανήματα• Ή Άνθρωποι

Page 8: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

8

υψηλή πιστότητα καιαξιοπιστία.

• Να μπορεί να γίνει σωστή επικοινωνία,να καταλάβει ο ένας τον άλλο.• Και χωρίς να μπορούν να γίνουνυποκλοπές.

Page 9: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

9

Είδη πληροφοριών• Ακουστικές (φωνή, μουσική, κ.λ.π)• Οπτικές (φωτογραφία, κινούμενηεικόνα, κ.λ.π)• Δεδομένα (μεταξύ Η/Υ καιμηχανημάτων)

Page 10: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

10

ΠΟΜΠΟΣ

ΔΕΚΤΗΣ

ΔΕΚΤΗΣ

ΔΕΚΤΗΣ

Ανταποκριτής Ανταποκριτής

Ανταποκριτής

ΑνταποκριτήςΠροσδιορισμένος

Προσδιορισμένοςπ.χ Τηλεφωνία

‘ηΑόριστος π.χ.ραδιόφωνο ήτηλεόραση

ΜονόδρομοΣύστημα

Page 11: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

11

ΠΟΜΠΟΣ

ΔΕΚΤΗΣΠΟΜΠΟΣ

ΔΕΚΤΗΣ

ΑμφίδρομοΣύστημα

Αμφίδρομη επικοινωνίακαι προς τις δύοκατευθύνσεις, είναισυγχρόνως πομπός καιδέκτης = Πομποδέκτης. Τηλεφωνία (σταθερή

και κινητή, cb, κλ.π.

Page 12: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

12

ΠΟΜΠΟΣ

ΔΕΚΤΗΣ

ΠΟΜΠΟΣ

ΔΕΚΤΗΣ

ΠΟΜΠΟΣ

ΔΕΚΤΗ

Σ

Αμφίδρομο Σύστημα γιαπερισσότερους χρήστες =Δίκτυο Επικοινωνίας

Page 13: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

13

Μέσα Μετάδοσηςπληροφορίας

• Ενσύρματα (διάφοροι τύποι καλωδίων)• Ασύρματα (Ηλεκτρομαγνητικά Κύματα)• Οπτικά (Οπτικές Ίνες)

Page 14: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

14

3.2 Σήματα και συστήματα• Οι πληροφορίες από μόνες τους δενμπορούν να ταξιδέψουν σε κανένα μέσομεταφοράς, χωρίς να έχουνεπεξεργαστεί για να μετατραπούν σεκατάλληλο σήμα.

Page 15: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

15

ΜήνυμαΑισθητήρας

ΜετατροπέαςΕπεξεργασία

ΜήνυμαΕπεξεργασίαΑισθητήρας

Μετατροπέας

Μέσο Μετάδοσης

Θόρυβος

Βασικόσήμα

Μετατροπή Και Επεξεργασίατου μηνύματος

Τηλεπικοινωνιακόςδίαυλος ή κανάλι

Page 16: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

16

3.3 Τα ηλεκτρικά Σήματα3.3.1 Ορισμός του σήματος• Ως σήμα(ηλεκτρικό)ονομάζουμε τιςμεταβολές τηςτάσης (V) ή τουρεύματος (I) στηνδιάρκεια τουχρόνου.

t

V, I

Ισχύ - Ένταση

Ρυθμό

Page 17: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

17

3.3.2 Διάκριση σημάτων• Περιοδικά = όταν επαναλαμβάνεταιστην διάρκεια του χρόνου. Δηλαδήπαίρνει μετά από συγκεκριμένο χρόνοτις ίδιες τιμές.

• Μη Περιοδικά = όταν ΔΕΝεπαναλαμβάνεται στην διάρκεια τουχρόνου.

Page 18: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Αυτός οσυγκεκριμένοςχρόνος ονομάζεται

Περίοδος

Το αντίστροφο τηςπεριόδου ονομάζεταισυχνότητα.Συμβολίζεται με F καιμετριέται σε ΕΡΤΖ(Hertz = sec-1 Hz

F=1/T

Page 19: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

19

ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ• Το αντίστροφο της περιόδου ονομάζεταισυχνότητα. Συμβολίζεται με F και μετριέταισε ΕΡΤΖ (Hertz = sec-1 Hz)

• F=1/T• Η συχνότητα εκφράζει το ρυθμόεπανάληψης του σήματος στην μονάδα τουχρόνου που είναι το sec

Page 20: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Το ημιτονικό σήμα

• Ονομάζεται έτσι, διότι οι τιμές που παίρνει σε μίαπερίοδο Τ αντιστοιχούν στις τιμές του ημιτόνου τηςγωνίας που σχηματίζεται στον τριγωνομετρικόκύκλο, όταν ένα κινητό, ξεκινώντας από το σημείο0, κινείται για να διαγράψει πλήρη κύκλο στο χρόνομιας περιόδου με σταθερή γωνιακή ταχύτητα.

Page 21: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Το ημιτονικό σήμα

• Η πλήρης γωνία του κύκλου είναι 2π. Άρα ηγωνιακή ταχύτητα είναι Ω=2π/Τ = 2π*F• Όπου F η συχνότητα του σήματος.• γωνιακή ταχύτητα = κυκλική συχνότητα

Page 22: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Το ημιτονικό σήμα

• Τη χρονική στιγμή t η σχηματιζόμενη γωνία Φ=ΟΚΜείναι :• Φ=Ω*t=(2*π/Τ)*t=(2*π*F)*t• Άρα η έκφραση του ημιτονικού σήματος είναι :• s(t)=SO*sin(Ω*t)=SO*sin(2*π*F*t)

Page 23: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Το ημιτονικό σήμα• Αν το σήμα μας το εφαρμόσουμε πάνω σε μία ωμικήαντίσταση τότε η ισχύς που θα αποδίδεται πάνω σεαυτήν δίνεται από την σχέση :

• P=SO/2*R.• Η έκφραση του ημιτονικού σήματος

s(t)=SO*sin(Ω*t) προϋποθέτει ότι το σήμα μαςαρχίσαμε να το μετράμε όταν t=0.• Δηλαδή αν βάλουμε Ω=0 τότε s(t)=0.• Αν όμως το σήμα, όταν αρχίσαμε την μέτρησή του,δεν ήταν μηδέν, αλλά είχε μια τιμή (Διαφορά φάσης)τότε :

• s(t)=SO*sin(Ω*t+φΟ). φΟ= αρχική φάση τουσήματος.

Page 24: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

24

Το ημιτονικό σήμα είναι το πιο απλό ;• Είναι το βασικότερο σήμα.• Χρησιμοποιείται σαν σήμα αναφοράς γιατην μελέτη όλων των ηλεκτρονικώνσυστημάτων και των τηλεπικοινωνιών.• Γιατί το ημιτονικό σήμα διατηρεί τη μορφήκαι τη συχνότητα του σε οποιοδήποτεσύστημα και εάν εφαρμοστή.• Το μόνο που αλλάζει είναι το πλάτος του

(SO) και ή φάση του (φΟ).

Page 25: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

25

Μη περιοδικά σήματα• Τυχαία σήματα που δεν παρουσιάζουνεπαναληπτικότητα.• Π.Χ. ομιλία, εικόνα από κάμερα κ.λ.π.• Τα περισσότερα ηλεκτρικά σήματα στηνφύση είναι μη περιοδικά.

Page 26: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

26

3.4 Ανάλυση σημάτων• Το οποιοδήποτε σήμα είναι ένα σύνολοαπό ημιτονικά σήματα.• Έτσι μπορούμε να δούμε και ναυπολογίσουμε την συμπεριφορά ενόςσυστήματος πιο εύκολα.• Η ανάλυση του σήματος σε πολλάημιτονοειδή σήματα ονομάζετε ανάλυσηΦουριέ (Fourier, Γάλλος μηχανικός)

Page 27: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

27

Η έννοια του φάσματος• Φάσμα ενός σήματος είναι το σύνολοτων συχνοτήτων των ημιτονικώνσημάτων με συγκεκριμένα πλάτη πουπρέπει να προστεθούν, ώστε ναδώσουν ως αποτέλεσμα το αρχικό.

Page 28: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

28

Η έννοια του φάσματος

• Ένα περιοδικό μη ημιτονικό σήμα περιόδου Τ έχειφάσμα που αποτελείται από άπειρες συχνότητες,οι οποίες είναι ακέραια πολλαπλάσια της βασικήςσυχνότητας (F) με μικρότερο πλάτος καιονομάζονται Αρμονικές Συχνότητες.

F 2F 3F 4F 5F 6Ff

A1A2

A3A4

A5A6

0

Page 29: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

29

Η έννοια του φάσματος• Οποιοδήποτε μη περιοδικό σήμα έχει φάσμαπου αποτελείται από άπειρο αριθμό αρμονικώντων οποίων οι συχνότητες είναι τυχαίες δενέχουν σχέση μεταξύ τους και περιλαμβάνονταιμεταξύ δύο ακραίων συχνοτήτων FMIN(ελάχιστη) και FMAX (μέγιστη), οι οποίεςεξαρτώνται από την φύση του σήματος.• Τα πλάτη (ένταση) των σημάτων αυτών δενείναι τα ίδια. Αυτά καθορίζουν την ακουστικήποιότητα του σήματος, δηλαδή την χροιά. (εάνμιλάμε για ακουστικό σήμα).

Page 30: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

30

F

Α

0F min F max

Φασματική ζώνησήματος

Αναλυτή φάσματος(spectrum analyzer)

Page 31: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

31

Το μέγεθος ενός φάσματος• Έμμεσα το φάσμα ενός σήματος είναι αυτό πουονομάσαμε «μήνυμα ή πληροφορία».

• Όσο πιο πλούσιο ή φτωχό σε συχνότητεςείναι το φάσμα ενός σήματος τόσομεγαλύτερη ή μικρότερη είναι η «ποσότητατης πληροφορίας» που περιέχει το σήμα.

• Όσο ευρύτερο «πλουσιότερο» είναι τοφάσμα ενός σήματος τόσο πιο δυσκολότεραμπορεί να σταλεί μέσω τηλεπικοινωνιακούσυστήματος (ακριβότερο και πιο σύνθετο)

Page 32: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Σύγκριση φασματικώνζωνών

0F

Α

5 MHz20 KHz3400Hz

300Hz

20Hz

Σήμαvideo

Μουσικόακουστικόσήμα

τηλεφωνικόσήμα

Page 33: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

33

3.5 Εύρος ζώνηςλειτουργίας. Φίλτρα

• Ας θεωρήσουμε ότι έχουμε ένα σήμα μεφασματική ζώνη από F min έως F max.

• Θα πρέπει ο ενισχυτής που θαχρησιμοποιήσουμε να ενισχύσει με τον ίδιοτρόπο όλες τις συχνότητες.

• Η ζώνη λειτουργίας του ενισχυτή θα πρέπεινα είναι μεγαλύτερη ή οριακά ίση με τηνφασματική ζώνη του σήματος.

Page 34: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

34

F

Α

0F

minF

max

F

Α

0F

minF

max

ενισχυτής

Ζώνη λειτουργίαςενισχυτή – εύροςζώνης – Bandwith –μπάντγουηθ

Page 35: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

35

F

Α

0F

minF

max

F

Α

0F

minF

max

ενισχυτής

Ζώνη λειτουργίαςενισχυτή – εύροςζώνης – Bandwith –μπάντγουηθ

Φτωχότερο καιαλλοιωμένοσήμα

Page 36: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

36

φίλτρα• Υπάρχουν περιπτώσεις που θέλουμε νααλλοιώσουμε ή να αλλάξουμε τηνφασματική ζώνη.• Να πάρουμε μέρος του σήματος.• Τότε χρησιμοποιούμε τα Φίλτρα.

Page 37: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

37

Τα φίλτρα διακρίνονται σε :• Χαμηλοδιαβατό ‘η χαμηλοπερατό low

pass filter.• Υψηλοδιαβατό ‘η υψηλοπερατό high

pass filter.• Διέλευσης Ζώνης. band-pass filter• Απόρριψης Ζώνης. band rejection

filter

Page 38: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Χαμηλοπερατό

0 F

ΡPo

Po/2

0,707

F a

ΖΔ

ΖΑ

Συχνότητααποκοπής

Page 39: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Υψηλοπερατό

0 F

Ρ

Po

Po/2

0,707

F aΣυχνότητααποκοπής

ΖΔ

ΖΑ

Page 40: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Διέλευσης ζώνης

0 F

Ρ

Po

Po/2

0,707

Fa1 Fa2

ΖΔ

ΖΑΖΑ

Συχνότητεςαποκοπής Άνωκαι Κάτω

Page 41: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Απόρριψης ζώνης

0 F

Ρ

Po

Po/2

0,707

Fa1 Fa2

Συχνότητεςαποκοπής Άνωκαι Κάτω

ΖΑ

ΖΔ ΖΔ

Page 42: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

42

3.6 Η ανάγκη τηςδιαμόρφωσης

• Ας πούμε ότι θέλουμε να μεταδώσουμε έναηχητικό μουσικό μήνυμα.• Μέσω μεγάφωνων, καλωδίων και ενισχυτώνθα μπορούσε να μεταδοθεί μέχρι κάποιεςεκατοντάδες μέτρα.• Εάν θέλαμε για παραπάνω απόσταση θαέπρεπε να το ακτινοβολήσουμε (εκπέμψουμε)στον χώρο.

Page 43: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

43

• Η μετατροπή του ηλεκτρικού σήματοςσε ηλεκτρομαγνητικό το οποίομπορούμε να εκπέμψουμε γίνεται μέσωπηνίων και μίας κεραίας.

Page 44: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

• Αποδεικνύεται ότι όσο μεγαλύτερηείναι η συχνότητα ενός σήματος τόσοευκολότερα ακτινοβολείται στον χώρο.• Δηλαδή, πιο εύκολα ακτινοβολείται καιδιαδίδεται ένα σήμα με συχνότητα 1MHz από ότι 1 KHz

Page 45: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

45

• Αποδεικνύεται επίσης ότι, για ναακτινοβοληθεί επιτυχώς ένα σήμα,απαιτείται το μήκος της κεραίας ναείναι ανάλογο προς το μήκος κύματοςτου σήματος.• Το μήκος κύματος δίνεται από τηνσχέση λ=c*Τ όταν Τ=1/F άρα

• λ=c/F• Όπου C=300*106 (m/sec) η ταχύτητα του φωτός• Όπου Τ= η περίοδος (sec)• Και F= η συχνότητα (Hz)

Page 46: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

λ/2

λ/4

Page 47: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

47

• Ας υπολογίσουμε το μήκος κύματος για• 1 KHz >>> 300 km• 1 MHz >>> 300 m• 10 MHz >>> 30 m• Βλέπουμε λοιπόν ότι για να εκπέμψουμε τοακουστικό σήμα του 1 KHz θέλουμε μίακεραία 300 km• Εάν ένας δεύτερος προσπαθούσε ναεκπέμψει με τον ίδιο τρόπο, τα σήματα θαταξίδευαν μαζί στον χώρο και θαμπερδεύονταν.

Page 48: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

48

• Το βασικό μας σήμα (πληροφορία) το«φορτώνουμε» πάνω σε ένα άλλο σήμαυψηλότερης συχνότητας.• Το σήμα της υψηλής συχνότητας θα τοονομάσουμε Φέρον.• Και το σήμα της πληροφορίας σήμαΔιαμόρφωσης.• Η διαδικασία στην οποία το σήμα διαμόρφωσηςφορτώνεται στο φέρον ονομάζεται Διαμόρφωση.• Και η αντίστροφή διαδικασία ονομάζεταιΑποδιαμόρφωση.

Page 49: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

49

Page 50: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

50

Page 51: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

3.7 Τοηλεκτρομαγνητικό κύμα

3.73.7 ΤοΤοηλεκτρομαγνητικόηλεκτρομαγνητικό κύμακύμα

3.7.13.7.1 ΟρισμόςΟρισμός τουτουηλεκτρομαγνητικούηλεκτρομαγνητικού κύματοςκύματος

Page 52: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

52

Τι είναι τοηλεκτρομαγνητικό κύμα ;

• Στις τηλεπικοινωνίες, ιδιαίτερα στιςραδιοεπικοινωνίες (ασύρματες ζεύξεις)χρησιμοποιούνται τα ηλεκτρομαγνητικάκύματα.

Page 53: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

53

• Η φυσική αποδεικνύει ότι κάθεηλεκτρικό κύκλωμα που διαρρέεται απόεναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμαακτινοβολεί μία ποσότητα τηςχορηγούμενης ηλεκτρικής ενέργειαςυπό μορφή ηλεκτρομαγνητικού κύματος.

Page 54: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

• Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα είναι μιαμορφή ενέργειας συνδυασμένουηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου, πουείναι κάθετα μεταξύ τους και κάθεταπρος τη διεύθυνση διάδοσης τους.

Page 55: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

55

Page 56: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

• Η ταχύτητα διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικούκύματος στον χώρο (αέρα, κενό) είναι ίση με τηνταχύτητα του φωτός. C=3*108 m/sec• Αν η διάδοση γίνετε σε άλλο μέσο (καλώδιο, γυαλί,υγρό, κ.λ.π.) τότε η ταχύτητα είναι διαφορετική.

eCC ='

Όπου ε= διηλεκτρική σταθερά του υλικού

Βασικό χαρακτηριστικό του ηλεκτρομαγνητικούκύματος είναι το μήκος κύματος λ=C*T

Page 57: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

57

3.7.2 Ισχύς και πόλωσητου Η/Μ κύματος

• Το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίοτου κύματος είναι πάντοτε κάθεταμεταξύ τους και έχουν την ίδια φάση.• Το επίπεδο του ηλεκτρικού πεδίουορίζει την κατεύθυνση του Η/Μκύματος, η οποία ονομάζεται«πόλωση» του κύματος.

Page 58: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

58

Κατακόρυφη πόλωση

Page 59: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

59

Οριζόντια πόλωση

Page 60: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

60

Κυκλική πόλωση

Page 61: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

61

• Αποδεικνύεται ότι στο κενόΕ/Η=120*π=377Ω. (V/m)/(A/m)=Ω• Ε= η τιμή της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου

(volt/m).• Η= η τιμή της έντασης του μαγνητικού πεδίου

(Amper/m).• Η ηλεκτρομαγνητική ισχύς σε κάποιααπόσταση από την κεραία εκπομπής θα τηνονομάσουμε πυκνότητα ισχύος. Ρ=Ε*Η(watt/m2). (V/m)*(A/m)• Η σχέση αυτή είναι γνωστή ως θεώρημα

Poynting (Πόυτινγκ). Ρ=Ε2/120*π

Page 62: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

62

• Το Η/Μ κύμα στο κενό χωρίς εμπόδιαδιαδίδεται κυκλικά.• Ι ισχύς του αποσβήνεται αντιστρόφως ανάλογαπρος το τετράγωνο της απόστασης.• Όταν υπάρχουν εμπόδια, η συμπεριφορά τουθυμίζει αυτήν του φωτός.• Για να το μελετήσουμε καλυτέρα το χωρίζουμεσε ζώνες ανάλογα με την συχνότητα.

3.7.3 Το Η/Μ φάσμα

Page 63: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

63

Page 64: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

64

Page 65: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

65

Page 66: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

66

3.8 Διαμορφώσεις3.8.1 Γενικά περί διαμορφώσεων

• Για να μεταδώσουμε το βασικό μας σήμα θαπρέπει να χρησιμοποιήσουμε ένα σήμαμεγαλύτερης συχνότητας, που θα παίξει τονρόλο του μεταφορέα, γι’ αυτό και το ονομάζουμε«φέρον σήμα».• Το σήμα της πληροφορίας μας θα μεταβάλεικάποιο από τα χαρακτηριστικά του φέροντος(πλάτος, συχνότητα, φάση).• Το φέρον επιλέγεται με χαρακτηριστικά που τοπροσαρμόζουν στο κανάλι μετάδοσης και στηνσυγκεκριμένη εφαρμογή που θέλουμε νακάνουμε.

Page 67: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

67

3.8 Διαμορφώσεις3.8.1 Γενικά περί διαμορφώσεων

• Αναλογική : όταν το σήμα διαμόρφωσηςείναι αναλογικό και το φέρον ημιτονικό.

• Παλμική : όταν το σήμα διαμόρφωσηςείναι αναλογικό και το φέρον είναι παλμικόσήμα υψηλής συχνότητας.

• Ψηφιακή : όταν το σήμα διαμόρφωσηςείναι ψηφιακό.

Page 68: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

68

3.8.2 Αναλογικές διαμορφώσεις.• Το βασικό σήμα που θαχρησιμοποιήσουμε ή θα είναι ένα τυχαίοσήμα με φασματική ζώνη από FMIN έωςFMAX. Και επειδή η FMIN είναι πολύ μικρήθα την θεωρούμε μηδενική.• Ή θα είναι ένα ημιτονικό μοναδικήςσυχνότητας.• Και θα χρησιμοποιήσουμε και ένα φέρωνμε συχνότητα fO>FMAX.

• M(t)=MO*sin(ωΟ*t+φΟ) όπου ωΟ=2*π*fO.

Page 69: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

69

3.8.2 Αναλογικές διαμορφώσεις.

• Συμβολισμοί• Μ(t)=φέρων σήμα, με πλάτος Μ0 καισυχνότητα f.

• s(t)=σήμα διαμόρφωσης, με πλάτος Sοκαι συχνότητα F.

• Ε(t)=διαμορφωμένο φέρων.

Page 70: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

70

3.8.2.1 Διαμορφώσεις πλάτουςΑ) διαμόρφωση πλάτους ΑΜ με φέρον

• Στην διαμόρφωση πλάτους το βασικόσήμα s(t) (σήμα διαμόρφωσης)επηρεάζει, μεταβάλει το πλάτος τουφέρον σήματος Μο.

• E(t)=[Mo+s(t)]*sin(ωο*t).• Θα πρέπει πάντοτε• |s(t)|<Mo ή So<Mo

Page 71: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

ΜήνυμαΑισθητήρας

Μετατροπέας

Ταλαντωτής

ΔιαμορφωτήςΕνισχυτήςΦίλτρακλπ

Πομπός

Βασικό σήμαδιαμόρφωσης

s(t)

Φέρον σήμαΜο Διαμορφωμένο

σήμα Ε(t)

Page 72: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

72

Page 73: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

73

Page 74: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

74

3.8.2.1 Διαμορφώσεις πλάτουςΑ) διαμόρφωση πλάτους ΑΜ με φέρον• Για να μπορέσουμε να καταλάβουμε τισυμβαίνει με την διαδικασία της διαμόρφωσηςπρέπει να δούμε στη φασματική ζώνη τουσήματος που προέκυψε.• Αυτό είναι απαραίτητο γιατί θα πρέπει ναμεριμνήσουμε, ώστε το φάσμα που προέκυψενα μην αλλοιωθεί καθόλου έτσι ώστε ηπληροφορία μας να φτάσει σωστά στον δέκτη.

Page 75: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

3.8.2.1 Διαμορφώσεις πλάτουςΑ) διαμόρφωση πλάτους ΑΜ με φέρον

• Για να προσδιορίσουμε την φασματική ζώνηθα πρέπει να αναλύσουμε την σχέση :

• E(t)=[Mo+s(t)]*sin(ωο*t).• Το s(t)=SO*sin(Ω*t) ημιτονικό.• Έτσι έχουμε :• E(t)=[MO+SO*sin(Ω*t)]*sin(ωΟ*t)=• MO[1+m*sin(Ω*t)]*sin(ωΟ*t)• Όπου m=SO/MO ποσοστό διαμόρφωσης.

Page 76: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

3.8.2.1 Διαμορφώσεις πλάτουςΑ) διαμόρφωση πλάτους ΑΜ με φέρον

• Επίσης :• E(t)=[MO+SO*sin(Ω*t)]*sin(ωΟ*t)=• =MO*sin(ωΟ*t)+SO*sin(Ω*t)*sin(ωΟ*t)=• =MO*sin(ωΟ*t)+(SO/2)*cos[(ωΟ-Ω)*t]-

(SO/2)*cos[(ωΟ+Ω)*t]• Δηλαδή αποτελείται από τρεις φασματικέςακτίνες στις συχνότητες :

• fO , fO-F , fo+F.

Page 77: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Φασματική ζώνη

Page 78: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

78

• Άρα συμπερασματικά μπορούμε να πούμεότι με την διαδικασία διαμόρφωσης ΑΜ τοφάσμα του βασικού σήματος κατέλαβεδιπλάσια ζώνη συμμετρικά γύρω από τηνσυχνότητα του φέροντος.• Στην ραδιοφωνία διεθνώς έχει υιοθετηθεί γιατα ακουστικά σήματα ο περιορισμός Fmax=5KHz.• Η ζώνη συχνοτήτων ΑΜ εκτίνεται από 560

KHz έως 1600 KHz γνωστή και ως μεσαίακύματα.

3.8.2.1 Διαμορφώσεις πλάτουςΑ) διαμόρφωση πλάτους ΑΜ με φέρον

Page 79: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

79

Ποσοστό διαμόρφωσης• Για να καταλάβουμε πόσο καλήδιαμόρφωση έχουμε χρησιμοποιούμε τομέγεθος m.

• m=So/Mo.• Είναι μικρότερο από την μονάδα (γιατίSo<Mo), είναι καθαρός αριθμός (γιατίV/V) και μετριέται συνήθως ωςποσοστό (%).

Page 80: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Μέτρηση του ποσοστούδιαμόρφωσης στον παλμογράφο

m=(A-B)/(A+B)

Page 81: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

Όταν ο βάλουμε τον παλμογράφο σε παρατήρηση Χ-Υ καιστείλουμε το διαμορφωμένο σήμα E(t) στην είσοδο Υ και το

σήμα διαμόρφωσης στην είσοδο Χ.

m=(A-B)/(A+B)

Page 82: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

82

Η ισχύς του διαμορφωμένουσήματος

• Η ολική ισχύς Pολ είναι το άθροισμα των ισχύωνόλων των φασμάτων. Pολ=P1+P2+Po• Η ωφέλιμη ισχύς είναι Pωφ=P1+P2.• Η αποτελεσματικότητα της διαμόρφωσης δίνεταιαπό των τύπο :

• D= Pωφ/ Pολ=m2/(m2+2)• Την μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα την έχουμεόταν m=1. δηλαδή έχουμε 100% διαμόρφωση.

Page 83: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

83

• Παρατηρούμε τότε ότι το αποτέλεσμα είναιD=1/3.

• Διαπιστώνουμε δηλαδή ότι στηνδιαμόρφωση κατά ΑΜ έχουμε σπατάληισχύος, διότι μόνο το 1/3 τις ολικήςισχύος είναι ωφέλιμη.• Στην πράξη είναι ακόμη μικρότερη, γιατί δενχρησιμοποιούμε ποτέ διαμόρφωση 100%,επειδή δημιουργεί παραμόρφωση στον δέκτη.• Συνήθως το ποσοστό διαμόρφωσηςκυμαίνεται από 75% έως 90%.

Page 84: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

84

• Για να έχουμε όλη την ισχύ του διαμορφωμένουσήματος χρησιμοποιούμε μια άλλη διαδικασίαδιαμόρφωσης.• Είναι η διαμόρφωση διπλής ζώνης χωρίς φέρον,

DSBsc (Double Side Band, suppressedcarrier).• Δηλαδή, το σήμα διαμόρφωσης s(t) μόνο τουπαίζει το ρόλο του πλάτους του φέροντος.

3.8.2.1 Διαμορφώσεις πλάτουςΒ) Διαμόρφωση πλάτους διπλής και

απλής ζώνης χωρίς φέρον

Page 85: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

85

Page 86: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

86

Διαμόρφωση απλής ζώνηςχωρίς φέρον, SSBsc (Single

Side Band, suppressed carrier)

• Οι δύο πλευρικές φασματικές ζώνεςπου προήλθαν από την διαμόρφωσηπεριέχουν την ίδια πληροφορία, θαμπορούσαμε λοιπόν να επιλέξουμε ναεκπέμψουμε μόνον τη μία από της δύο.

Page 87: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

87

Page 88: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

88

ισχύς

• Pωφ(SSB)=8*Pωφ(ΑΜ)• 10log Pωφ(ΑΜ)+9db• Η SSB χρησιμοποιείται πολύ στηνραδιοτηλεφωνία βραχέων κυμάτων γιαμακρινές ζεύξεις που απαιτούν μεγάλη ισχύσήματος.

Page 89: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

89

Τι γίνεται στηνπραγματικότητα ;

• Το φέρον δεν λείπει εντελώς από τοφάσμα γιατί χρειάζεται για τηνδιαδικασία αποδιαμόρφωσης στονδέκτη.• Στην ραδιοφωνία των μεσαίων ΑΜ δενχρησιμοποιείται η διαμόρφωση SSBγιατί οι δέκτες θα πρέπει να είναι απλοίκαι φθηνοί.

Page 90: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

90

3.8.2.2 Διαμόρφωση συχνότητας(FM) Frequency Modulation• Το σήμα διαμόρφωσης μεταβάλει τηνσυχνότητα του φέροντος σήματος +- γύρωαπό μια κεντρική συχνότητα. Ενώ τοπλάτος του φέροντος παραμένει σταθερό.• Στον διαμορφωτή υπάρχει ένας ταλαντωτήςελεγχόμενος από τάση (VCO), ο οποίοςμεταβάλει την συχνότητα του ανάλογα με τηντάση του σήματος διαμόρφωσης.

Page 91: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

3.8.2.2 Διαμόρφωση συχνότητας (FM)Frequency Modulation

• Η βασική σχέση που περιγράφει την διαδικασία είναι :• E(t)=fO+k*s(t)• Ο συντελεστής k εκφράζει την κλίση του διαμορφωτή καιχαρακτηρίζει τον διαμορφωτή και τον τρόπο κατασκευήςτου.

Page 92: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

92

3.8.2.2 Διαμόρφωση συχνότητας (FM)Frequency Modulation

• Αν στην είσοδο του διαμορφωτή δενεφαρμόσουμε σήμα s(t), τότε ή συχνότητα τουφέροντος είναι σταθερή fO.

• E(t)=M(t)=ΜO*sin(ωΟ*t)• Όταν εφαρμόσουμε το σήμα s(t), τότε ησυχνότητα του φέροντος μεταβάλλετε γύρω απότην κεντρική συχνότητα fO στο ρυθμό του s(t).• Όταν s(t)=SO*sin(Ω*t),• Τότε E(t)=fO+k*SO*sin(Ω*t)

Page 93: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

93

Page 94: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

94

• Μετασχηματίζοντας την σχέση :• E(t)=fO+k*SO*sin(Ω*t) έχουμε :• f(t)=fO+ΔfMAX*sin(Ω*t)• Το μέγεθος ΔfMAX καλείται μέγιστη απόκλισησυχνότητας και εκφράζει τη μέγιστηαπομάκρυνση της συχνότητας προς τη μία ήτην άλλη κατεύθυνση από την κεντρική τηςτιμή fO και εξαρτάται από την ένταση (πλάτος)του βασικού σήματος SO

3.8.2.2 Διαμόρφωση συχνότητας(FM) Frequency Modulation

Page 95: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

95

• Αποδεικνύεται σε αυτή την περίπτωση ότι :• E(t)=EO*sin[ωΟ*t-(ΔfMAX/F)*cos(Ω*t)]=• EO*sin[ωΟ*t-mf*cos(Ω*t)]• Ο λόγος mf=ΔfMAX/F=k*SO/F ονομάζεταιδείκτης διαμόρφωσης και είναι βασικήπαράμετρος που χαρακτηρίζει μιαδιαμόρφωση FM.

3.8.2.2 Διαμόρφωση συχνότητας(FM) Frequency Modulation

Page 96: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

96

• Για να υπολογίσουμε την φασματική ζώνη τουδιαμορφωμένου σήματος θα πρέπει να κάνουμεμια μαθηματική ανάλυση σχετικά δύσκολη, άραθα περιοριστούμε στην εικόνα του.• Η εικόνα του φάσματος περιέχει πολλέςφασματικές ακτίνες ο αριθμός των οποίωνεξαρτάτε από τον δείκτη διαμόρφωσης mf.• Καταλαμβάνουν ανά δύο συμμετρικές θέσεις ωςπρος την συχνότητα του φέροντος.

• FO+n*F και fO-n*F όπου n ακέραιος αριθμός.

3.8.2.2 Διαμόρφωση συχνότητας(FM) Frequency Modulation

Page 97: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

3.8.2.2 Διαμόρφωση συχνότητας (FM)Frequency Modulation

Page 98: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

98

• Το συνολικό εύρος ζώνης (bandwith) ενός FMσήματος δίνεται από την σχέση Κάρσον(Carson).• Όταν το σήμα διαμόρφωσης είναι ημιτόνιο

:B=2*(ΔfMAX+F)=2*(mf*F+F)=2*F*(mf+1)• Όταν το σήμα διαμόρφωσης είναι τυχαίο :

B=2*(ΔfMAX+FMAX)=2*FMAX*(mf+1), mf=ΔfMAX/F• όπου Fmax=η μέγιστη συχνότητα του φάσματοςτου σήματος διαμόρφωσης.

3.8.2.2 Διαμόρφωση συχνότητας(FM) Frequency Modulation

Page 99: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

99

Page 100: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

100

συμπερασματικά• Όσο μεγαλύτερη τιμή έχει ο δείκτηςδιαμόρφωσης τόσο μεγαλύτερο είναι τοφασματικό εύρος.• Όσο μεγαλύτερο είναι το φασματικόεύρος τόσο λιγότερο θόρυβο καιπαρενοχλήσεις θα έχουμε.

• WBFM=ραδιοφωνία. (mf>1)• NBFM=ραδιοτηλεφωνία. (mf<=1)

Page 101: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

101

• Στην ραδιοφωνία FM έχουν καθιερωθεί• Fmax=15 KHz• Δfmax=75 KHz• Άρα mf=5• Και Β=180 KHz• Άρα ο ένας σταθμός από τον άλλο θαπρέπει να απέχει το λιγότερο 200 KHz.• Και επειδή η φασματική ζώνη είναιμεγάλη για να υπάρξουν πολλοί σταθμοίη ζώνη συχνοτήτων για τα FM είναι απότα 88 MHz – 108 MHz.

Page 102: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

102

• Η ισχύς του φέροντος είναι ίδια πριν καιμετά την διαμόρφωση γιατί το πλάτοςτου φέροντος παραμένει σταθερό.

• Pολ=Εο2/2*RL

• Ο δέκτης πρέπει να λάβει όλη τηνφασματική ζώνη για να κάνειαποδιαμόρφωση γιατί η ισχύςκατανέμετε ομοιόμορφα σε όλη τηνζώνη.

Page 103: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

103

3.8.3 σύγκριση των διαμορφώσεωνAM-FM

• AM• Η ισχύς του πομπούδεν είναι σταθερή.• Απαιτείται ενίσχυσηισχύος του σήματοςδιαμόρφωσης.

• FM• Η ισχύς του πομπούείναι σταθερή.Ευκολία στηνκατασκευή τουπομπού.• Δεν απαιτείταιενίσχυση τουσήματοςδιαμόρφωσης.

Page 104: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

104

σύγκριση των διαμορφώσεων AM-FM

• AM• Σπατάλη ισχύος, όχιωφέλιμη ισχύς.• Το σήμα μπορεί ναπαραμορφωθεί καιπρέπει ναχρησιμοποιήσουμεενισχυτές χωρίςπαραμόρφωση.

• FM• Καλύτερη αξιοποίησητης ισχύος.• Εάν υπάρξειπαραμόρφωση δενείναι καταστροφικήκαι μπορούμε ναχρησιμοποιήσουμεενισχυτές τάξης C.

Page 105: Ηλεκτρονικές Επικοινωνίες κεφ. 3

1/7/09 Λευθερούδης Θεόδωρος ΠΕ17.08

105

σύγκριση των διαμορφώσεων AM-FM

• AM• Εύρος ζώνηςδιαμορφωμένουσήματος μικρό.• Μεγάλος θόρυβος.

• FM• Εύρος ζώνηςδιαμορφωμένουσήματος μεγάλο.• Μικρός θόρυβος.• Ο λόγος σήματος /θόρυβο είναι 64φορές καλύτερος.

• 18 db=10log64.