Page 1 Cursul 1 PRINCIPII ALE COMUNICATIILOR PRIN UNDE RADIO Cuprins 1.1 Legaturi si servicii de radiocomunicatii 1.2 Domenii de frecventa utilizate în radiodifuziune 1.3 Functii ale elementelor sistemelor de radiocomunicatii 1.4 Parametri de emisie in radiodifuziune Introducere Radiodifuziunea, în sensul precizarilor ETSI (European Telecommunication Standards Institute) cu privire la definirea termenului “broadcasting service”, reprezinta serviciul de radiocomunicatii în care transmisiunile sunt destinate pentru receptia de catre publicul obisnuit. Sunt incluse în transmisiunile de radiodifuziune transmisia radio (pentru sunet) si transmisia de televiziune (pentru sunet si imagine). Obiective Dupa parcurgerea acesteie unitati de invatare studentii vor fi in masura: Sa deseneze schema unei legaturi de radiodifuziune Sa scrie limitele domeniilor de frecventa ale serviciilor de radiodifuziune Sa scrie relatiile de conversie frecventa - lungime de unda Sa explice functiile elementelor unui sistem de radiodifuziune Sa defineasca parametri caracteristici ai comunicatiilor de radiodifuziune Timpul mediu de studiu Timpul mediu de studiu individual este de 2 ore 1.1. Legaturi si servicii de radiodifuziune Serviciul de radiofuziune, potrivit reglementarilor in radiocomunicatii, reprezinta un serviciu de radiocomunicatii în care transmisiunile sunt destinate receptiei directe de catre marele public. Acest serviciu include transmisiunile sonore (radiofonice), de televiziune sau alte genuri de transmisiuni.
Transcript
Page 1
Cursul 1
PRINCIPII ALE COMUNICATIILOR PRIN UNDE RADIO
Cuprins 1.1 Legaturi si servicii de radiocomunicatii 1.2 Domenii de frecventa utilizate în radiodifuziune 1.3 Functii ale elementelor sistemelor de radiocomunicatii 1.4 Parametri de emisie in radiodifuziune
Introducere
Radiodifuziunea, în sensul precizarilor ETSI (European Telecommunication Standards Institute) cu privire la definirea termenului “broadcasting service”, reprezinta serviciul de radiocomunicatii în care transmisiunile sunt destinate pentru receptia de catre publicul obisnuit. Sunt incluse în transmisiunile de radiodifuziune transmisia radio (pentru sunet) si transmisia de televiziune (pentru sunet si imagine).
Obiective
Dupa parcurgerea acesteie unitati de invatare studentii vor fi in masura: Ø Sa deseneze schema unei legaturi de radiodifuziune Ø Sa scrie limitele domeniilor de frecventa ale serviciilor
de radiodifuziune Ø Sa scrie relatiile de conversie frecventa - lungime de
unda Ø Sa explice functiile elementelor unui sistem de
radiodifuziune Ø Sa defineasca parametri caracteristici ai comunicatiilor
de radiodifuziune
Timpul mediu
de studiu
Timpul mediu de studiu individual este de 2 ore
1.1. Legaturi si servicii de radiodifuziune Serviciul de radiofuziune, potrivit reglementarilor in radiocomunicatii,
reprezinta un serviciu de radiocomunicatii în care transmisiunile sunt destinate receptiei directe de catre marele public. Acest serviciu include transmisiunile sonore (radiofonice), de televiziune sau alte genuri de transmisiuni.
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 2
Radiocomunicatiile, în sens larg, studiaza procesele de transmitere a informatiilor prin unde radio. Din acest punct de vedere problematica radiocomunicatiilor poate fi structurata astfel:
a) captarea informatiilor de natura sonora si / sau vizuala si transformarea acestora în semnale electrice;
b) prelucrarea si transmiterea la distanta a semnalelor electrice purtatoare de informatii;
c) receptia semnalelor electrice si extragerea din acestea a informatiilor. Transmiterea informatiilor prin unde electromagnetice prezinta
urmatoarele avantaje: • informatia, element fundamental în diferite domenii, se transmite fara
a avea nevoie de un canal fizic (suport material), deci este economica; • posibilitatea de a transmite informatia simultan la mai multi beneficiari
(utilizatori); transmiterea informatiei simultan la un numar arbitrar de receptoare de la un loc emitator se numeste difuziune;
• posibilitatea transmiterii simultane a mai multor informatii (sunet, imagine, etc.);
• raza de actiune foarte mare, între puncte fixe sau mobile. Transmiterea si receptia la distanta a unor sunete, date, sau imagini cu
ajutorul undelor electromagnetice reprezinta legaturile radio sau radiocomunicatiile – în general.
Un sistem de radiocomunicatii pentru radio sau pentru televiziune, deci pentru servicii de radiodifuziune, poate fi definit ca un complex de echipamente legate între ele prin functiuni specifice, realizat în scopul stabilirii si mentinerii unui anumit tip de legaturi la distanta prin unde radio.
Sistemul de radiodifuziune este alcatuit dintr-un emitator si unul sau mai multe receptoare (fig.1.1), în compunerea carora se afla urmatoarele blocuri functionale principale:
• 1 – dispozitiv de intrare; • 2 – instalatia de emisie; • 3 – antena de emisie; • 4 – antena de receptie; • 5 – instalatia de receptie; • 6 – dispozitiv de iesire. Emitatorul asigura captarea informatiilor de natura auditiva sau /si vizuala
pe care le transforma în semnale electrice prin intermediul dispozitivului de intrare. În instalatia de emisie se realizeaza codificarea informatiei, suprapunerea acesteia pe semnalul purtator prin procesul de modulare si se asigura prin amplificare energia necesara propagarii semnalelor prin unde electromagnetice care sunt radiate de antena de emisie..
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 3
Receptorul capteaza undele electromagnetice cu ajutorul antenei de receptie, selecteaza semnalele electrice din canalul ce contine informatiile utile, le amplifica si le decodifica, apoi prin demodulare extrage semnalul de informatie pe care îl converteste în semnal sonor sau vizual, cu ajutorul dispozitivului de iesire (difuzor, tub catodic, etc.).
Legaturile radio, care se stabilesc între corespondenti, pot functiona numai într-un singur sens, de la emitator la receptor, asa cum este reprezentat în figura 1.1 sau în ambele sensuri, daca fiecare corespondent dispune atât de emitator cât si de receptor
. Comunicatiile prin unde radio, care se desfasoara într-un singur sens sunt caracteristice transmisiilor de radiodifuziune si de televiziune, prin care se transmit informatii destinate marelui public. În aceste situatii se foloseste un singur emitator si mai multe receptoare dispuse în teritoriu la distante si directii diferite.
Dupa sensul în care se efectueaza comunicatiile acestea pot fi: • directionale; • omnidirectionale. Radiocomunicatii directionale sunt legaturile în care transmisia undelor
electromagnetice între punctul emisie si cel de receptie se realizeaza pe directii bine determinate, folosind antene directive si statii intermediare de receptie – emisie denumite statii de retranslatie sau relee (fig.1.2.).
Receptor
Emiţător
Mediu de propagare
3
1 2
4
5 6
Unde radio
Fig.1.1. Schema unei legaturi de radiodifuziune
1 2 3 4
Fig.1.2. Schema unei radiocomunicatii directionale 1 şi 4 – statii terminale; 2 şi 3 – statii intermediare
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 4
Radiocomunicatiile omnidirectionale sunt legaturile curent utilizate în transmisiile de radiodifuziune, situatie în care de la punctul de emisie undele electromagnetice sunt radiate cu aceeasi intensitate în toate directiile. În acest caz sunt utilizate antene omnidirectionale, iar în functie de distanta si domeniul ce trebuie acoperit în cadrul transmisiei pot fi utilizate si statii de retranslatie.
În functie de tipul informatiei transmise, radiocomunicatiile pot fi: • pentru transmitere de sunet (vorbire, muzica) prin telefonie, radiodifuziune,
în care informatia se capteaza si se reda prin traductoare electroacustice (microfoane si difuzoare);
• pentru transmitere de text prin telegrafie, teletext; • pentru transmitere de imagini fixe prin telefax, videotext; • pentru transmitere de imagini mobile prin televiziune; • pentru transmitere de date în sisteme teleinformatice.
Sistemul de comunicatii cuprinde ansamblul mijloacelor tehnice al instalatiilor de emisie si de receptie pentru realizarea legaturilor între sursa si destinatie.
În cazul transmisiilor analogice marimea fizica corespunzatoare informatie modifica parametri semnalului purtator (amplitudine, frecventa, faza) proportional cu legea de variatie a semnalului de informatie. Spre deosebire de acestea, comunicatiile digitale transmit informatia dupa ce aceasta a fost convertita în semnal digital (numeric) care la apoi asigura modularea (codificarea) unei purtatoare de radiofrecventa.
În sistemele de radiocomunicatii sunt necesare blocuri functionale care sa asigure la emisie: prelucrarea informatiilor de la sursa de informatie, transformarea acestora în unde electromagnetice si emiterea lor în spatiu, iar la receptie refacerea informatiei initiale. În acest scop sistemele de radiocomunicatii contin: • antene de emisie si receptie; • oscilatoare pentru generarea frecventelor de lucru; • modulatoare pentru introducerea semnalului de informatie pe semnalul
purtator; • filtre pentru introducerea sau extragerea numai a anumitor componente a
semnalului de informatie; • blocuri de multiplexare atunci când se urmareste introducerea a mai multor
semnale de intrare pe acelasi semnal purtator; • demodulatoare pentru extragerea informatiei din semnalul purtator; • amplificatoare pentru marirea puterii semnalelor; • circuite de conversie analog-digitale si digital-analogice în cazul transmisiilor
digitale. Pentru transmiterea semnalelor vocale (vorbire, muzica) acestea se aplica
unui traductor acustoelectric (microfon) care le transforma în semnale de audiofrecventa în domeniul 30…20000 Hz. Aceste semnale se amplifica, se
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 5
filtreaza o parte din spectru de frecvente, apoi se aplica modulatorului (codate sau nu) care le suprapune pe semnalul purtator. Oscilatia de radiofrecventa (semnalul purtator) modulata se amplifica si apoi semnalul rezultat, dupa amplificarea finala, se aplica antenei de emisie.
În figura 1.3 se prezinta schema bloc a unui sistem de radiocomunicatii (canal radio) format din instalatia de emisie (sus) si din partea de receptie (jos).
Instalatia de emisie asigura transmiterea semnalului de informatie, preluat de la sursa de informatie, prin intermediul undelor electromagnetice transmise de antena de emisie. Contine urmatoarele blocuri functionale:
- Bloc de conversie a informatiei – transforma informatia în semnale electrice prin intermediul unui traductor (de sunet, de imagine, etc.) si adapteaza semnalele electrice la valoarea impusa de blocul de codare;
- Codor (bloc de codare) – acest bloc, care se utilizeaza numai la transmisiile codificate (sunete, imagini, date, etc.), transforma, pe baza unui algoritm de corespondenta, semnalele electrice de informatie în alte semnale electrice analogice sau în semnale digitale;
- Modulatorul – asigura suprapunerea informatiei din domeniul audio sau video pe oscilatia de radiofrecventa;
- Generatorul de RF – asigura generarea si amplificarea oscilatiilor de radiofrecventa (frecventa purtatoare) la un nivel suficient pentru transferul lor în antena;
- Antena de emisie – transforma curentii de radiofrecventa în unde electromagnetice.
Antenă de emisie Unde
radio
Instalaţia de emisie
Sursa de
informaţie
Bloc de conversie
Codor Modulator Generator de RF
Amplificator selectiv
Detector Decodor Amplificator
Antenă de recepţie
Circuit de
intrare
Bloc de
conversie
Instalaţia de recepţie
Fig. 1.3. Schema bloc a unui sistem de radiocomunicatii
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 6
Canalul de transmisie asigura propagarea undelor electromagnetice care contin informatia de la sursa la destinatar. În cazul radiocomunicatiilor canalul de transmisie îl constituie atmosfera terestra (eterul). Pe acest canal alaturi de semnalul util se suprapun semnale parazite (perturbatii de natura electromagnetica, zgomote).
Instalatia de receptie extrage din canalul de transmisie semnalul de receptie dorit si asigura reconstituirea acestuia. Contine urmatoarele blocuri functionale: - Antena de receptie - capteaza undele radio si le transforma în curenti de
cautat; - Amplificator selectiv – amplifica semnalul de radiofrecventa (RF) care
contine semnalul util; - Detector (demodulator) – extrage semnalul util (sunet, imagine sau date) din
semnalul de radiofrecventa; - Decodor – decodifica semnalul, în cazul în care acesta a fost codificat la
transmisie, folosind procedura de reconstituire a informatiei; - Amplificatorul – mareste semnalele electrice purtatoare de informatii pentru a
putea fi prelucrate de catre dispozitivele finale de conversie; - Bloc de conversie - transforma semnale electrice în informatii finale prin
intermediul unui traductor (difuzor, casti, tub catodic, etc.). În stabilirea legaturii de radiocomunicatii dintre instalatia de emisie si instalatia de receptie se folosesc undele radio, care sunt unde electromagnetice ce se propaga cu viteza luminii, în mediul de propagare pot suferi fenomene de difractie si de reflexie caracteristice luminii, ca urmare a influentei reliefului de pe directia de propagare. Unda electromagnetica se caracterizeaza prin componentele de câmp, inseparabile si perpendiculare între ele: câmpul electric –E -, si câmpul magnetic – H. Unda electromagnetica se propaga dupa o directie perpendiculara pe planul determinat de componentele de câmp magnetic si câmp electric si este caracterizata prin lungime de unda (λ), perioada de repetitie (T) si frecventa (f). Conversia lungime de unda-frecventa consta în transformare lungimii de unda a undelor radio folosite în radiocomunicatii în frecventa [2].
Lungimea de unda - λ -, reprezinta spatiul parcurs de unda electromagnetica în decurs de o perioada – T – si se determina cu relatia:
Relatia de legatura dintre lungimea de unda si frecventa de propagare a
undei electromagnetice poarta denumirea de ecuatia de conversie lungime de unda-frecventa [1].
Aceasta poate fi scrisa sub una din relatiile:
Tc⋅=λ unde: c - viteza luminii (3x108 m/s) T = 1/f f – frecventa ;
(1.1)
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 7
Pentru efectuarea conversiei lungime de unda-frecventa si frecventa-
lungime de unda, se are în vedere sistemul de unitati de masura. În practica se folosesc relatiile:
[ ] [ ]Hzfm 300000
=λ [ ] [ ]MHzfm 300
=λ [ ] [ ]GHzfcm 30
=λ (1.3)
Conversia lungime de unda-frecventa poate fi realizata si cu ajutorul
diagramei de conversie (fig.1.4.), în care prin utilizarea adecvata a factorului de multiplicare prezentat în tabelul alaturat diagramei, este acoperit spectrul undelor electromagnetice cuprins între 0,03 MHz ÷300GHz, respectiv 10Km ÷ 1 mm.
Undele electromagnetice fac parte din categoria radiatiilor electromagnetice in care sunt incluse:
• Radiatiile in infrarosu, având lungimea de unda λ = 0,04 cm ÷ 0,00007cm;
• Radiatiile luminoase, având lungimea de unda λ = 7000 A0 ÷ 40000A0 (A0 este unitatea de masura denumita angstron, 1 A0 = 10-8 cm) ;
• Radiatiile in ultraviolet, având lungimea de unda λ = 4000 A0 ÷ 120 A0; • Razele X, având lungimea de unda λ = 120 A0 ÷ 0,06 A0; • Razele gama, având lungimea de unda λ = 1,4 A0 ÷ 0,01A0; • Radiatiile cosmice, având lungimea de unda de aproximativ 0,0001 A0.
Exemplu:
Sa se determine frecventa de emisie a unei statii care lucreaza pe lungimea de unda de 351 m.
Rezolvare:
Cu relatia (1.2) se determina frecventa corespunzatoare de emisie a statiei.
Aceasta valoare a frecventei corespunde comunicatiilor radio din
domeniului undelor medii.
(1.2) fc
=λλcf =sau
[ ] [ ][ ] kHzm
skmvkHzf 70,854351
300000/===
λ
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 8
Aplicarea relatiei de conversie permite determinarea domeniului lungimilor de unda corespunzator domeniului de frecvente din tabelul 1.2. (ultima coloana).
1.2. Domenii de frecventa utilizate în radiodifuziune
Pentru o buna exploatare, fara interferente sau suprapuneri ale utilizatorilor de frecvente din spectrul radio, s-a recurs la împartirea acestuia în benzi de frecventa. Uniunea Internationala a Telecomunicatiilor este organismul specializat al O.N.U., care coordoneaza activitatea în domeniul radiocomunicatiilor, stabileste reglementarile privind utilizarea frecventelor de comunicatii din spectrul radio.
Potrivit articolului nr.2 din Regulamentul radiocomunicatiilor, spectrul de frecvente radio a fost împartit în 9 benzi de frecvente prezentate în tabelul 1.2. În acest tabel coloana corespunzatoare domeniului lungimilor de unda λ [m] se va completa de catre studenti dupa calculul efectuat cu una din relatiile (1.3).
Frecventele radio sunt atribuite în raport cu serviciul de radiocomunicatie si pozitia acestuia pe globul pamântesc. Potrivit Regulamentului radiocomunicatiilor globul pamântesc a fost împartit în trei Regiuni de utilizare a frecventelor radio.
Având în vedere caracteristicile de propagare a undelor electromagnetice pe diferite lungimi de unda, acestea se pot redistribui dupa anumite distante (zone). România face parte din Regiunea 1, care cuprinde în principal Islanda, o serie de insule din bazinul oceanului Atlantic fara sa se depaseasca meridianul 500 vest, Europa, Africa, Orientul Mijlociu cu exceptia Iranului, Turcia, Asia si Mongolia.
f [MHz]
λ [m]
3020
10
5
3
10 20 30 50 100
Fig. 1.4. Diagrama de conversie lungime de unda-frecventa si tabelul factorilor de multiplicare
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 9
Serviciul de radiocomunicatii implica o transmisie radio, întelegându-se prin aceasta, emisia sau/si receptia undelor radio pentru nevoi specifice telecomunicatiilor. Regulamentul radiocomunicatiilor stabileste titulatura si specificul serviciilor de radiocomunicatii. Din cele 37 de servicii de radiocomunicatii exemplificam urmatoarele servicii [1]: 1. Serviciu fix: serviciu de radiocomunicatii între doua puncte fixe determinate. 2. Serviciu fix prin satelit: serviciu de radiocomunicatii între statii de sol
amplasate în puncte fixe determinate, folosind unul sau mai multi sateliti; serviciul poate include uneori legaturi intersatelit, precum si legaturile de conexiuni pentru alte servicii de radiocomunicatii spatiale.
3. Serviciu mobil: serviciu de radiocomunicatii între statii mobile si terestre sau între statii mobile.
Tabelul 1.2. Benzile de frecventa ale spectrului radio
Nr. Ban da
Simbol
Domeniul
frecventelor
Subdiviziunea
metrica
Abrevi erea
metrica
Domeniul lungimilor de
unda λ [m]
4 VLF 3-30 kHz Unde miriametrice B. Mam * 5 LF 30-300 kHz Unde kilometrice B. km * 6 MF 300-3000 kHz Unde hectometrice B. hm * 7 HF 3-30 MHz Unde decametrice B. dam * 8 VHF 30-300 MHz Unde metrice B. m * 9 UHF 300-3000 MHz Unde decimetrice B. dm * 10 SHF 3-30 GHz Unde centimetrice B. cm * 11 EHF 30-300 GHz Unde milimetrice B. mm * 12 - 300-3000 GHz U. decimilimetrice B. dmm * *Calculati limitele domeniului folosind relatia de conversie 1.3
Serviciu de radiodifuziune: serviciu de radiocomunicatii în care transmisiunile sunt destinate receptiei directe de catre marele public; Acest serviciu include transmisiunile sonore (radiofonice), de televiziune sau alte genuri de transmisiuni. 4. Serviciu de radiodifuziune prin satelit: serviciu de radiocomunicatii în care
semnalele transmise prin statiile spatiale sunt destinate receptiei directe de catre marele public. Prin receptie directa se întelege receptia individuala si cea colectiva.
5. Serviciu de radioreperaj: serviciu de radiocomunicatii în scopuri de radioreperaj.
6. Serviciu meteorologic prin satelit 7. Serviciu de amator: serviciu de radiocomunicatii având ca obiect instruirea
individuala, intercomunicatia si studii tehnice efectuate de catre radioamatori, adica de persoane autorizate legal, interesate în radiotehnica pentru scopuri strict personale si fara alte interese pecuniare.
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 10
8. Serviciu de securitate: orice serviciu de radiocomunicatii cu functionare permanenta sau temporara pentru a asigura salvarea vietilor omenesti si a bunurilor materiale.
Serviciului de radiodifuziune îi sunt atribuite anumite domenii de frecventa pentru transmisiile sale anlogice si digitale. In tabelul 1.2 sunt specificate aceste domenii atât pentru transmisiile de radio cât pentru transmisiile de televiziune.
Tabelul 1.2. Domeniile de frecventa atribuite serviciului de radiodifuziune
1.3. Functii ale elementelor sistemelor de radiocomunicatii Un sistem de radiocomunicatii este format dintr-o instalatie de emisie si
una sau mai multe instalatii de receptie. Blocurile electronice din structura instalatiei de emisie realizeaza functii de prelucrare a semnalului electric sau neelectric de intrare pentru a facilita transmiterea la distanta a informatiei continuta de acest semnal.
Pentru transmisiile de sunet, în prima faza are loc transformarea acestuia în semnal electric prin intermediul unui traductor acustoelectric (microfon). Semnalul de microfon, dependent de presiunea sonora aplicata, se aplica unui lant de amplificare (amplificator de audiofrecventa) si rezulta o tensiune electrica variabila ce constituie purtatoarea de informatie. Spectrul de frecventa al semnalului se situeaza în banda de audiofrecventa (f = 30Hz…20kHz, λ=104km…15.103 km), adica de ordinul miilor de kilometri. Transmiterea directa a unui asemenea semnal este practic imposibil, deoarece dimensiunile fizice ale unei antene sunt comparabile cu lungimea de unda a semnalului radiat, ceea ce în cazul sus mentionat antena ar avea marimea de ordinul km. În transmisia digitala (de exemplu în transmisia GSM) semnalul acustic este digitalizat de catre vocoder sau COdor DECodor (CODEC).
Pentru transmisiile de imagini prelucrarea semnalelor de culoare si luminanta este mai complexa, fiind necesare si semnale auxiliare pentru ca la
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 11
receptie sa se poata reface imaginea statica sau secvential, cadru cu cadru imaginea dinamica.
Elementele componente ale sistemului de radiocomunicatii îndeplinesc urmatoarele functiuni:
Generarea oscilatiilor de radiofrecventa (semnalul RF). Oscilatoarele sunt circuite electronice capabile sa genereze semnale periodice de o anumita forma (sinusoidale, dreptunghiulare, triunghiulare, etc.). În functie de circuitul utilizat, semnalele produse de un oscilator pot avea amplitudinea si frecventa constante sau reglabile. Pâna în anii ’70 în constructia oscilatoarelor s-au folosit circuite de acord cu condensatoare variabile. La emitatoare unde se impune stabilitatea ridicata a frecventei de lucru se foloseau aproape exclusiv oscilatoare cu rezonatoare (cu cristale) de cuart. Odata cu aparitia primelor circuite cu calare pe faza (PLL) acestea au început sa se utilizeze tot mai mult atât în instalatiile de emisie cât si în instalatiile de receptie.
Modulatia este procesul de grefare a semnalului de informatie pe semnalul purtator (semnalul de RF). Prin modulatie spectrul semnalului de intrare este transformat într-o banda de frecventa plasata în jurul frecventei purtatoare. Acest semnal având frecventa mult mai mare decât frecventa semnalului de audiofrecventa, se poate transmite prin unde electromagnetice prin intermediul unor instalatii de antena.
Multiplexarea reprezinta procesul de transmitere a semnalelor de intrare de la mai multe surse pe acelasi semnal purtator, prin construirea unui semnal modulator complex. Banda de frecventa care corespunde acestui semnal este mai larga decât banda fiecarui semnal de intrare luat separat.
De exemplu, un semnal complex este cel de televiziune care contine informatii multiplexate de la mai multe surse: imagine, sunet si sincronizare si a carui banda este de (6 – 8) MHz.
Filtrarea consta în ajustarea domeniului de variatie a semnalelor de informatie transmise pentru încadrarea caracteristicilor de amplitudine si frecventa în anumite limite. Astfel, pentru semnalele de audiofrecventa si de videofrecventa se filtreaza spectrul pentru încadrarea lor în benzi tipizate de frecventa conform indicatiilor din tabelul 1.3.
Amplificarea de putere constituie procesul de crestere al puterii semnalului de emisie pâna la nivelul necesar injectarii în antena. Antena de emisie radiaza în spatiu puterea injectata de catre etajul final al emitatorului (partial sau total) sub forma de câmp electromagnetic.
Realizarea unei comunicatii pe un canal radio (o banda de RF) presupune
transmiterea prin radiere în spatiu de la emitator spre receptor a undelor electromagnetice. Pe canalul de comunicatie se produce atenuarea progresiva a semnalului transmis, adica descresterea progresiva a puterii odata cu cresterea distantei de la sursa. În acelasi timp semnalul util este alterat prin:
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 12
- zgomote datorate unor fenomene atmosferice care genereaza impulsuri electrice perturbatoare având spectru de putere cu banda larga;
- interferenta datorata patrunderii în canal a unor semnale cu alta destinatie, dar cu parametri asemanatori celor ai semnalului util.
1.4. Parametri de emisie in radiodifuziune
Potrivit Regulamentului radiocomunicatiilor emisiunile radio sunt desemnate în functie de largimea de banda de frecventa necesara si de clasificarea emisiunii din punct de vedere al serviciului desfasurat [1]. Pentru radiocomunicatii in general si pentru radiodifuziune sunt definiti parametrii:
1) Frecventa de emisie – fs – Referitor la freceventa de emisei au fost definite freceventele [1]: Frecventa asignata (atribuita) reprezinta frecventa centrala a benzii
alocate unei anumite statii de radioemisie. Deseori este notata fs – [Hz]SI Frecventa caracteristica reprezinta frecventa care poate fi identificata cu
usurinta în cadrul emisiunii unei statii de radio. Frecventa de referinta reprezinta o valoare precizata cu privire la
frecventa asignata. Potrivit prevederilor din Regulamentului radiocomunicatiilor, toleranta de frecventa pentru emitatorii radio este specificata în functie de banda de frecventa, categoriile de statii, puterea de emisie a acestora.
2) Toleranta de frecventa În activitatea de radiocomunicatii sunt admise numai anumite tolerante de
frecvente, la emisie, pentru emitatorii radio. În sensul normativelor internationale prin toleranta de frecventa se întelege abaterea maxima a frecventei centrale din banda de frecvente ocupata de o anumita emisiune fata de frecventa destinata emisiunii respective. Toleranta de frecventa se poate defini si prin abaterea maxima a frecventei caracteristice unei emisiuni fata de frecventa de referinta. Potrivit prevederilor Regulamentului de radiocomunicatii toleranta de frecventa t se exprima în unitati de frecventa sau adimensional în milionimi [ppm].
⋅∆
=∆= ][10][ 6 ppmfftsauHzft (1.7)
unde: ∆f reprezinta abaterea frecventei de lucru fata de valoarea alocata carea are valori mici, de pana la ordinul Hertilor.
3) Frecventa semnalului modulator Semnalul modulator, rezultata al transformarii informatie in semnal electric prezinta variatii intr-un anumit domeniu in functie de natura informatie. Domeniul de frecventa al semnalului modulator este prezenta in tabelul 1.3.
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 13
Tabelul 1.3. Domeniul de frecventa al semnalelor de modulatie Semnal modulator Banda de frecventa
Vorbire (telefonie) 300 Hz…3400 Hz Vorbire, muzica (radiodifuziune cu MA) 300 Hz…4500 Hz Muzica (radiodifuziune cu MF) 30 Hz…15 kHz Imagini mobile (televiziune) 25 Hz… 6 sau 5 MHz
4) Banda de frecventa Potrivit prevederilor regulamentare pentru o anumita transmisie radio se
face distinctie între banda de frecventa necesara si banda de frecventa ocupata. Banda de frecventa necesara (Bn) corespunde domeniului de frecventa
necesar pentru a asigura transmiterea tuturor componentelor informatiei cu viteza si în conditiile de calitate specificate prin normative.
Banda de frecventa ocupata reprezinta largimea de banda de frecventa peste a carei limite se emite doar 0,5 % din puterea medie a emisiei respective (daca nu sunt alte precizari privind clasa emisiunii).
Pentru caracterizarea emisiunilor radio si pentru evaluarea interferentelor pe care le poate provoca o emisiune radio este necesar sa se determine banda de frecventa necesara (Bn).
Relatiile de calcul pentru determinarea benzii necesare (Bn) transmisiunilor radio sunt precizate în Regulamentul radiocomunicatiilor si în documentele CCIR (Comitetul Consultativ International de Radiocomunicatii).
Pentru exemplificare sunt prezentate astfel de relatii de calcul pentru câteva tipuri de sisteme de radiocomunicatii.
a) Sisteme de radiocomunicatii cu modulatie în amplitudine,
- radiodifuziune sonora cu dubla banda laterala:
Bn = 2M [Hz] unde: M este frecventa maxima de modulatie. Pentru M = 4000 – 10000 Hz, în functie de calitatea dorita, se obtine o
banda necesara Bn = (8 – 20) kHz.
Exemplu:
In comunicatiile prin radiodifuziune Bn= 9KHz pentru M= 4,5 KHz. - transmisiune de televiziune (imagine si sunet) în norma CCIR D/K:
Bn = fmax – fmin [MHz]
unde: fmax = f0 + 6,75 [MHz];
fmin = f0 -1,25 [MHz]; f0 = frecventa centrala a canalului [MHz].
(1.4)
(1.5)
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 14
Pentru canalul IV (banda II) CCIR D/K, cu f0 = 85,25 MHz, se obtine o banda necesara Bn = 92 – 84 = 8 MHz
b) Sisteme de radiocomunicatie cu modulatie în frecventa, - radiodifuziune sonora: Bn = 2M +2DK [kHz] (1.6) unde K = 1 - valoare tipica D - valoarea de vârf a deviatiei de frecventa, respectiv
jumatatea diferentei dintre valoarea maxima si minima a frecventei instantanee.
Exemplu:
Pentru o transmisie monofonica cu D = 75000 Hz si M = 15000 Hz, se obtine o banda necesara
ca în exemplele de mai sus, se identifica printr-o codificare formata din trei cifre si o litera. Litera din cadrul codificarii ocupa pozitia virgulei zecimale si reprezinta unitatea largimii de banda, potrivit urmatoarelor reglementari:
între: 0,001 – 999 Hz se exprima în Hz si se foloseste litera H; 1,00 – 999 kHz se exprima în kHz si se foloseste litera K; 1,00 – 999 MHz se exprima în MHz si se foloseste litera M; 1,00 – 999 GHz se exprima în GHz si se foloseste litera G.
5) Puterea de emisie În sensul reglementarilor actuale, puterea de emisie PE dintr-un sistem de
radiocomunicatii este indicata prin: Puterea medie, prin care se întelege media puterii furnizata la intrarea liniei de alimentare a antenei, evaluata pe un interval de timp suficient de lung în comparatie cu componenta semnalului modulator cu frecventa cea mai joasa. Puterea de vârf, prin care se întelege media puterii furnizate la intrarea liniei de alimentare a antenei, pe durata unui ciclu de radiofrecventa la vârful anvelopei (înfasuratoarei) de modulatie în conditii de functionare normala a emitatorului.
6) Codificari (simboluri) ale transmisiilor radio Reglementarile actuale din domeniul radiocomunicatiilor prevad
clasificari si simbolizari ale emisiunilor radio în functie de caracteristicile lor fundamentale si anume [1]:
- tipul modulatiei purtatoarei principale (primul simbol); - natura semnalelor care moduleaza purtatoarea (al doilea simbol); - tipul informatiei care se transmite ( al treilea simbol);
PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR PRIN UNDE RADIO
Page 15
- precum si alte caracteristici suplimentare înscrise optional în urmatoarele doua simboluri (al patrulea si al cincilea).
Rezumat
Televiziunea este componenta a radiodifuziunii si asigura transmisia unidirectionala de informatii video, audio si date.
Radiocomunicatiile prin televiziune se fac in domeniul microundelor in cadrul unor canale, domenii, si benzi de frecventa standardizate.
Sistemul de televiziune cuprinde subsisteme functionale care asigura procese de captare a informatiei audio, video si a datelor, obtinerea semnalelor corespunzatoare si codificarea acestora, transmisia, receptia, decodificarea si refacerea informatie.
Serviciul de televiziune prin unde radio este caracterizat de parametri specifici care vizeaza frecventa de emisie si toleranta acesteia, domeniul frecventelor pentru semnalul modulator, banda de frecevnta necesara, banda ocupata la emisie si puterea de emisie.
Bibliografie
[1] Nicolau E., Manualul inginerului electronist. Radiotehnica, vol.II, Editura Tehnica, Bucuresti,1987
[2] Nicolae G., Oltean I., Radiocomunicatii. Bazele comunicatiilor prin radio si televiziune, vol.I, Universitatea Transilvania, Brasov
[3] Mitrofan, Gh.: Introducere în televiziune. Editura Teora, Bucuresti, 1993
Intrebari: Bifati casuta potrivita:
Adeva rat Fals
Test de autoevaluare
1. Un sistem de radiodifuziune are o instalatie de emisie si una de receptie
2. Domeniul de frecventa pentru serviciul de televiziune este 100kHz-100GHz
3. Puterea de emisie dintr-un sistem de radiocomunicatii este indicata prin: Puterea medie si Puterea de varf
4. Domeniul UHF de televiziune cuprinde benzile: IV si V - (470-862)MHz
5. In televiziune relatia de conversie lungime de unda - frecventa este: [ ] [ ]MHzf
