ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή...

42
ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ∆ΕΥΤΙΚΟ Ι∆ΡΥΜΑ ΛΑΜΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣΟ ∆Ι∆ΑΣΚΩΝ ΒΑΡΖΑΚΑΣ Π.

Transcript of ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή...

Page 1: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ∆ΕΥΤΙΚΟ Ι∆ΡΥΜΑ ΛΑΜΙΑΣΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

ΘΕΩΡΙΑ ‘ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ’

Ο ∆Ι∆ΑΣΚΩΝΒΑΡΖΑΚΑΣ Π.

Page 2: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

H εκτύπωση αυτή έγινε µε δαπάνη του

Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών Προγραµµάτων Σπουδών του ΤΕΙ Λαµίας»,

Υποέργο 1 «Αναµόρφωση Προπτυχιακού Προγράµµατος Σπουδών Τµ. Ηλεκτρονικής»

Page 3: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER

( ) dtetxfX tfj∫+∞

∞−

−⋅= 2)( π

• µετασχηµατισµός Fourier (Fourier Transform, FT) ( )fX

• αντίστροφος µετασχηµατισµό Fourier

(Inverse Fourier Transform, IFT)

( ) dfefXtx tfj∫+∞

∞−

⋅= 2)( π

Page 4: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

Μαθηµατικήέκφραση σήµατος

ΜετασχηµατισµόςFourierσήµατος

)(tx

)(1 tx

)(2 tx

( )fX

( )fX1

( )fX2

( )tftx 02cos)( π⋅ ( ) ( )00 2

1

2

1ffXffX +⋅+−⋅

(διαµόρφωση)

Page 5: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

)()( 2211 txatxa +(γραµµικότητα)

)()( 2211 fXafXa ⋅+⋅

)(atx(κλιµάκωση)

a

fX

a

1

)( 0ttx − ( )0 2 exp)( tfjfX π−⋅(χρονική ολίσθηση)

( )tf cπ2cos ( ) ( )cc ffff ++− δδ21

21

)( 0tt−⋅Α δ ( )0 2 exp tfj π−⋅Α

( )tδ 1

(συνάρτηση δέλτα)

Page 6: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

)( tx −

( )tu

( )tfj 2 exp 0π−⋅Α

( ))t(xdt

dn

n

(αναστροφή χρόνου)

(συνάρτηση βήµατος)

( )fX −

(παραγώγιση σήµατος)

( )ffj

δπ 2

1

2

1+

( )0ffA −⋅δ

( ) ( )fXfj n ⋅π2

Page 7: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

0 f1 f2f

ΣΥΝΕΧΗ ΚΑΙ ∆ΙΑΚΡΙΤΑ ΦΑΣΜΑΤΑ

διακριτό φάσµα σήµατος

συνεχές φάσµα σήµατος

(από τη συχνότητα f1 έως και τη συχνότητα f2)

(discrete) (continuous)

f0

( )fX ( )fX

Page 8: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

∆ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΠΛΑΤΟΥΣ

(∆ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΑΜ)(Amplitude Modulation)

• περιπτώσεις εκποµπής µε διαµόρφωση πλάτους

• διαµόρφωση διπλής πλευρικής ζώνης (AM-DSB)

• διαµόρφωση διπλής πλευρικής ζώνης µε συµπιεσµένο το φέρον(AM-DSB-SC)

• διαµόρφωση µονής πλευρικής ζώνης (USB ή LSB)

• διαµόρφωση µερικώς κατεσταλµένης πλευρικής ζώνης (VSB)

Page 9: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΤΥΠΟΙ ∆ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΠΛΑΤΟΥΣ (ΑΜ)

• A3E: εκποµπή και των πλευρικών ζωνών συχνοτήτων και πλήρους τουφέροντος δηλαδή χωρίς περιορισµό της ισχύος του φέροντος (χρησιµοποιείταιστη ραδιοφωνία των µεσαίων και των βραχέων κυµάτων)• R3E: εκποµπή της µίας πλευρικής ζώνης συχνοτήτων µε υποβαθµισµένο(συµπιεσµένο το φέρον)(χρησιµοποιείται στη συχνότητα εκποµπής εκτάκτουανάγκης των πλοίων)• H3E: εκποµπή της µίας πλευρικής ζώνης συχνοτήτων µε ολόκληρο το φέρον(εκποµπή της συνολικής ισχύος του φέροντος)• J3E: εκποµπή της µίας πλευρικής ζώνης συχνοτήτων µε υποβαθµισµένο τοφέρον πλήρως (αποκοπή της ισχύος του φέροντος πλήρως)• B8E: εκποµπή δύο ανεξάρτητων πλευρικών ζωνών συχνοτήτων µευποβαθµισµένο το φέρον (περιορισµός της ισχύος του φέροντος)• C3F: εκποµπή της µίας πλευρικής ζώνης συχνοτήτων, πλήρους του φέροντος(πλήρης αποκοπή) και ενός µέρους της άλλης πλευρικής ζώνης συχνοτήτων(χρησιµοποιείται για την εκποµπή των τηλεοπτικών σηµάτων)

Page 10: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

∆ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ VSB

αντί να εκπέµψουµε όλη τη µία πλευρική ζώνη συχνοτήτωνενός σήµατος AM-SSB (AM-USB ή AM-LSB) εκπέµπουµε

µόνο ένα τµήµα αυτής

• µικρότερο απαιτούµενο εύρος ζώνης συχνοτήτων σε σχέση µε το σήµα ΑΜ-DSB ή τοσήµα AM-USB(LSB)

• ικανοποιητικότερη απόδοση της ισχύος που διατίθεται δηλαδή καλύτερηαπόδοση ισχύος

• µείωση της πολυπλοκότητας των χρησιµοποιούµενων κυκλωµάτων• καλύτερη απόκριση στην περιοχή των χαµηλών συχνοτήτων από ότι το ΑΜ-SSB

Page 11: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑ ∆ΙΑΙΡΕΣΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ

(Frequency Division Multiple Access)

(FDMA)

τεχνικές πολυπλεξίας (multiplexing techniques)

αποδοτική εκµετάλλευση των πόρων ενόςτηλεπικοινωνιακού καναλιού ή διατάξεων ενός

τηλεπικοινωνιακού κέντρου

διαφορετικά σήµατα πληροφορίας συνδυάζονται κατάλληλαώστε να είναι δυνατή η ταυτόχρονη εκποµπής τους από ένα

και µόνο κοινό κανάλι

διαχωρισµός των διαφορετικών σηµάτων γίνεται στο πεδίοτης συχνότητας

FDMA

Page 12: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

Φασµατικήπυκνότητα ισχύος

Σήµα 1ου

χρήστηΣήµα 3ου

χρήστηΣήµα 2ου

χρήστη

συχνότητα

Ζώνεςασφαλείας

Πολλαπλή προσπέλαση στο πεδίο της συχνότητας(FDMA)

συνολικό εύρος ζώνης συχνοτήτων FDMAB

)( gsFDMA BBnB +⋅=• n: πλήθος των πολυπλεγµενων καναλιών• : εύρος ζώνης συχνοτήτων καθενός σήµατος

• : εύρος ζώνης συχνοτήτων της ζώνης ασφαλείας

sB

gB

Page 13: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ(ΜΙΞΗ)

Μετατόπιση του φάσµατος ενός διαµορφωµένουσήµατος σε νέα περιοχή συχνοτήτων

• εφαρµόζεται στους υπερετερόδυνους δέκτες AM και FM

• πολλαπλασιασµό του σήµατος που θέλουµε να µετατοπίσουµεφασµατικά, µε µία συχνότητα τοπικά παραγόµενη, κατάλληλης τιµής

Φίλτρο∆ιέλευσηςΖώνης

Συχνοτήτων(BPF)

U2(t)S(t) U1(t)

cos(2πfLt)

∆ιαδικασία µίξης

Τοπικός ταλαντωτής

Εισερχόµενο σήµα

Πολλαπλασιασµός

Page 14: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΜΕΓΕΘΗ ∆ΙΑΜΟΡΦΩΣΕΩΝ ΑΜ ΚΑΙ FM

ΠΡΑΚΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

• συστήµατα ΑM πουχρησιµοποιούνται στην πράξη

για εκποµπήραδιοφωνικού σήµατος

• Συχνότητα φέροντος: 540 KHz-1600 KHz

•Φασµατική απόσταση µεταξύ τωνφερουσών συχνοτήτων (φασµατική απόστασηµεταξύ των ραδιοφωνικών σταθµών AM): 10KHz

• Ενδιάµεση συχνότητα: 455 KHz

• Εύρος ζώνης συχνοτήτων ενισχυτήενδιάµεσης συχνότητας: 6-10 KHz

• Εύρος ζώνης συχνοτήτων ενισχυτήακουστικών συχνοτήτων:3-5KHz

Page 15: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

• συστήµατα FM πουχρησιµοποιούνται στην πράξηγια εκποµπή ραδιοφωνικού

σήµατος

• Συχνότητα φέροντος: 88.1 KHz-107.9 KHz

•Μέγιστη επιτρεπόµενη συχνότητα σήµατοςµηνύµατος (σήµα διαµόρφωσης) (σήµα φωνής, µουσικής κα.): 15 KHz

• ∆είκτης διαµόρφωσης: β=5

• Συνολικό εύρος ζώνης µέγιστης απόκλισηςσυχνότητας: (2∆f)=150 ΚΗz

•Μέγιστη απόκλιση συχνότητας: ∆f=75ΚΗz

• Φασµατική απόσταση µεταξύ των φερουσώνσυχνοτήτων (φασµατική απόσταση µεταξύ τωνραδιοφωνικών σταθµών FM): 200KHz

• Ενδιάµεση συχνότητα:10.7 MHz

•Μέγιστο εύρος ζώνης συχνοτήτων πουαπασχολεί ένας ραδιοφωνικός σταθµός FM κατάτην εκποµπή:180KHz

•Εύρος ζώνης συχνοτήτων του ενισχυτήενδιάµεσης συχνότητας: 200-250KHz

• Εύρος ζώνης συχνοτήτων του ενισχυτήακουστικών συχνοτήτων: 15 KHz

Page 16: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ∆ΙΑΜΟΡΦΩΣΕΩΝ AM ΚΑΙ FM

• η διαµόρφωση FM οι ενισχυτές πουχρησιµοποιούνται δεν είναι απαραίτητο ναπαρουσιάζουν γραµµική λειτουργία

• η διαµόρφωση FM σε αντίθεση µε τηδιαµόρφωση ΑΜ είναι ιδιαίτερα ευαίσθητηστα φαινόµενα παραµόρφωσης φάσης• η διαµόρφωση ΑΜ παρουσιάζει ισχύθορύβου κατά προσέγγιση 18.7dBµεγαλύτερη από τη διαµόρφωση FM

• η διαµόρφωση FM παρουσιάζει γενικάµεγαλύτερο εύρος ζώνης συχνοτήτων σεσχέση µε ένα σύστηµα διαµόρφωσης ΑΜ

• ένας δέκτης FM περιλαµβάνει επιπλέον τοκύκλωµα του περιοριστή και το κύκλωµα του

αυτοµάτου ελέγχου της συχνότητας(Automatic Frequency Control, AFC)

Page 17: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ∆ΙΑΜΟΡΦΩΣΕΩΝ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕΠΟΛΥΠΛΟΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Είδοςδιαµόρφωσης

Πολυπλοκότηταεξοπλισµού Εφαρµογές διαµόρφωσης

AM(Μικρή)

Απλή αποδιαµόρφωση µεφωρατή περιβάλλουσας

Ραδιοφωνική εκποµπή ΑΜ

AM-DSB-SC(Μέση)Σύµφωνη

αποδιαµόρφωση µεενσωµάτωση φέρον-

πιλότου µαζί µε το σήµα

Πολυπλεξία σηµάτωνµε µικρό εύρος ζώνης συχνοτήτων

SSB

(Μεγάλη)Σύµφωνη

αποδιαµόρφωση,πολυπλοκότηταδιαµορφωτών

Επικοινωνία φωνής σηµείο προς σηµείο

(point to point) π.χ. CB

VSB(Μεγάλη)Σύµφωνη

αποδιαµόρφωσηΜετάδοση ψηφιακών δεδοµένων και σηµάτων

µεγάλου εύρους ζώνης συχνοτήτων

VSBµε ενσωµατωµένο

φέρον

(Μέση)Φωρατής περιβάλλουσας

Μετάδοση τηλεοπτικού σήµατος δεδοµένων καισηµάτων µεγάλου εύρους ζώνης συχνοτήτων

FM

(Μέση)Πολύπλοκη διαµόρφωση-Αποδιαµόρφωση µε PLLή µε χρήση διευκρινιστή

Ραδιοφωνική εκποµπή FM και µικροκυµατικέςεπικοινωνίες αναµετάδοσης

PMΠολυπλοκότητα όµοια µετη διαµόρφωση FM

Μετάδοση δεδοµένων (data) και µετάδοση σηµάτωνφωνής µε πολυπλεξία

Page 18: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΟΜΟ∆ΥΝΟΙ-ΥΠΕΡΕΤΕΡΟ∆ΥΝΟΙ ∆ΕΚΤΕΣ

ΚύκλωµαΕπιλογήςΣταθµού

(Συντονισµός)

Σήµατα πολλαπλών σταθµών

Κεραία λήψης

ΕνισχυτήςΥψηλών συχνοτήτων

(RF)

ΕνισχυτήςΥψηλών συχνοτήτων

(RF)

ΕνισχυτήςΥψηλών συχνοτήτων

(RF)

Αποδιαµόρφωση(AM ή FM)

ΕνισχυτήςΑκουστικώνσυχνοτήτων

Ταυτόχρονη αλλαγήενίσχυσης

∆οµή οµόδυνου ραδιοφωνικού δέκτη AM ή FM

Page 19: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

χρησιµοποίηση υπερετερόδυνου δέκτη

Αποφυγή διαδοχικής ενίσχυσης στις υψηλές συχνότητες

ΤοπικόςΤαλαντωτής

(LO)

Σήµατα πολλαπλών σταθµών

Κεραία λήψης

ΕνισχυτήςΥψηλών συχνοτήτων

(RF)

ΕνισχυτήςΕνδιάµεσηςΣυχνότητας

(IF)

Αποδιαµόρφωση(AM ή FM)

ΕνισχυτήςΑκουστικώνσυχνοτήτων

΄ΚύκλωµαΕπιλογής

Σταθµού ΑΜ/FM(Συντονισµός)

Ταυτόχρονη αλλαγήώστε

fIF= fLO- fRF

fLO

fRF

Σήµα ΑΜ ή FMσε συχνότητα (φέρουσα)

fIF

Σήµα µηνύµατος

χαµηλών συχνοτήτων

ήf IF σταθερ=

∆οµή υπερετερόδυνου ραδιοφωνικού δέκτη AM ή FM

Page 20: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

• επιλογή επιθυµητού σταθµού µε συντονισµό (tuning) στηναντίστοιχη φέρουσα συχνότητα και απόρριψη των υπολοίπωνσηµάτων υψηλών συχνοτήτων τα οποία λαµβάνονται από τηνκεραία λήψης του σταθµού

•ενίσχυση (amplification) του σήµατος υψηλών συχνοτήτων

• αποδιαµόρφωση ή φώραση (demodulation) του σήµατος ΑΜ ήFM

• ενίσχυση του σήµατος πληροφορίας (µηνύµατος) στην περιοχήτων ακουστικών συχνοτήτων

• οδήγηση του τελικού σήµατος χαµηλών συχνοτήτων στηνέξοδο (ηχείο κ.α)

∆ιαδικασίες οµόδυνου δέκτη AM ή FM

Page 21: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

• λήψη πολλαπλών σηµάτων µε διαµόρφωση ΑΜ ή FM στηνκεραία λήψης (σήµατα διαµορφωµένα στην περιοχή συχνοτήτωντης φέρουσας fc)

• επιλογή του επιθυµητού σταθµού (επιθυµητής εκποµπήςδηλαδή επιθυµητού σήµατος διαµορφωµένου στη συχνότητα fc) µέσω του κυκλώµατος συντονισµού

• Ενίσχυση µε τη χρησιµοποίηση ενισχυτή υψηλών συχνοτήτων(ενισχυτής ραδιοσυχνοτήτων, ενισχυτής RF)

• Μετατόπιση γύρω από την ίδια υψηλή συχνότητα η οποίαονοµάζεται ενδιάµεση συχνότητα (Intermediate Frequency, IF) (διαδικασία µίξης)

∆ιαδικασίες σε υπερετερόδυνο δέκτη AM ή FM

Page 22: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

Tιµές ενδιάµεσης συχνότητας για διαµόρφωση ΑΜ, FM

και για βραχέα κύµατα

MHzf IF 7.10=

KHzf IF 1600=

KHzf IF 455=

ΤιµήΕνδιάµεσης Συχνότητας

AM

FM

ΒΡΑΧΕΑ ΚΥΜΑΤΑ

Είδοςδιαµόρφωσης

Page 23: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

• δέκτης ΑΜ, περιλαµβάνει και κύκλωµα αυτοµάτουελέγχου της έντασης (τάσης) (Automatic Volume Control, AVC) το οποίο έχει ως σκοπό να ρυθµίσει τη στάθµη τηςτόσης εξόδου

• δέκτης FM περιλαµβάνει κύκλωµα αυτοµάτου ελέγχουτης συχνότητας (Automatic Frequency Control, AFC), τοοποίο έχει ως σκοπό τη ρύθµιση της συχνότητας εξόδου τουτοπικού ταλαντωτή του δέκτη

Επιπλέον Κυκλώµατα δεκτών ΑΜ και FM

Page 24: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΣΥΜΦΩΝΗ ΦΩΡΑΣΗ(Coherent Demodulation)

Σύµφωνη φώραση (coherent detection): διαδικασία στην οποία για νααποδιαµορφώσουµε το σήµα που λαµβάνουµε στο δέκτη, προχωράµε στηαπευθείας µετατόπιση του φάσµατος του σήµατος από την περιοχή των υψηλώνσυχνοτήτων στην περιοχή των χαµηλών συχνοτήτων

• πολλαπλασιασµός στο δέκτη του λαµβανοµένου σήµατος (µεφάσµα γύρω από τη συχνότητα ) µε ένα τοπικά παραγόµενοσήµα φέροντος (σήµα φέροντος το οποίο παράγεται απόταλαντωτή στο δέκτη)

• φίλτρο διέλευσης χαµηλών συχνοτήτων (Low Pass Filter, LPF) από την έξοδο του οποίου λαµβάνεται σήµα, ανάλογο τουσήµατος πληροφορίας

Page 25: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

Βασική προϋπόθεση σωστής λειτουργίας σύµφωνης φώρασης

• τοπικά παραγόµενο φέρον να είναι της ίδιαςσυχνότητας και της ίδιας φάσης µε το φέρον του σήµατος

συγχρονισµός (synchronization) του δέκτηµε το εκπεµπόµενο φέρον σήµα

Λύση: ενσωµάτωση µε διάφορους τρόπους στοδιαµορφωµένο σήµα αδιαµόρφωτο φέρον µικρής ισχύος, το οποίο ανιχνεύεται στο δέκτη µέσω κατάλληλουφίλτρου

Page 26: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ ∆ΕΚΤΩΝ• Σταθερότητα συντονισµού δέκτη (stabiblity): ικανότητα του δέκτη να διατηρεί την αρχική τουρύθµιση και το συντονισµό του σε ορισµένη συχνότητα (σε Hz ή σε KHz απόκλισης από τηναρχική ρύθµιση)

• Ευαισθησία λήψης (sensitivity): η ελάχιστη τιµή του σήµατος ώστε το ωφέλιµο σήµα νααποδίδεται µε καλή ποιότητα (µε το λόγο σήµα προς θόρυβο (Signal-to-Noise Ratio)(S/N) σε dB)

• Πιστότητα δέκτη (fidelity): η ικανότητα ενός δέκτη να αποδίδει στην έξοδό του το αρχικάεκπεµπόµενο σήµα µε όσο το δυνατόν λιγότερη παραµόρφωση

• Επιλεκτικότητα λήψης (selectivity): η ικανότητα του δέκτη αφού συντονιστεί να επιλέγει, ενισχύει και να αποδιαµορφώνει το επιθυµητό σήµα χωρίς να επηρεάζεται από γειτονικές σεσυχνότητα εκποµπές. (σε Hz ή σε KHz: φασµατική απόσταση ώστε να µην έχω “επικάλυψη”µεταξύ των γειτονικών εκποµπών)

• Γραµµικότητα λειτουργίας δέκτη (linearity): η ικανότητα του δέκτη να συµπεριφέρεται µε τονίδιο τρόπο για ασθενή και για ισχυρά σήµατα στην είσοδό του

• Έλλειψη παρασιτικών εκποµπών: η ικανότητα όσο το δυνατόν, µη εκποµπής παρασιτικώνσηµάτων µικρής ισχύος από τα ίδια τα κυκλώµατα του δέκτη (τοπικοί ταλαντωτές δέκτη)

Page 27: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΣΤΑΘΜΕΣ ΛΗΨΗΣΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ∆ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ

Σύστηµα διαµόρφωσηςΑπαιτούµενη περιοχή

τιµών τάσηςστην κεραία λήψης

ΑΜ 55µV-300mV

FM 100µV-100mV

VHF 1mV-50mV

UHF 1.5mV-50mV

Page 28: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΠΡΟΣΘΕΤΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ FM ∆ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ

• περιοριστής πλάτους σήµατος κατά την εκποµπή (limiter): περιορισµός σε κατάλληλη τιµή του πλάτους του σήµατοςµηνύµατος, ώστε να µην πραγµατοποιηθεί µέγιστη απόκλισησυχνότητας πάνω από 75KHz

• περιοριστής πλάτους στη λήψη (limiter): οποιαδήποτε αλλαγήτου στιγµιαίου πλάτους του λαµβανοµένου σήµατος FM δεν έχεικάποια επίπτωση στην αποδιαµόρφωση του σήµατος FM

αποκόπτει τις µικρές αλλαγές πλάτους του λαµβανοµένου σήµατοςFM που οφείλονται στην πρόσθεση του θορύβου του καναλιού• Φίλτρο προ-έµφασης-Φίλτρο από-έµφασης: φίλτρο κατά τηνεκποµπή (φίλτρο προ-έµφασης) ενισχύουµε τις υψηλές συχνότητεςτου σήµατος που θέλουµε να µεταδώσουµε, σε σχέση µε τιςχαµηλές συχνότητες του

∆έκτη:πρέπει να ακολουθήσουµε την αντίστροφη διαδικασίαεπαναφέροντας τις υψηλές συχνότητες στην αρχική τους ισχύ, κάτιπου πραγµατοποιείται µε το φίλτρο από-έµφασης

(Υλοποίηση µε παθητικά φίλτρα RC)

Page 29: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΛΟΓΟΣ ΣΗΜΑ ΠΡΟΣ ΘΟΡΥΒΟ ΣΤΗ ∆ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ FM

( )

⋅+⋅⋅=

i

i

N

S

N

S ββ 16 2

0

0

β : δείκτης διαµόρφωσης

: ισχύς του σήµατος στην είσοδο του δέκτηFM

: ισχύς θορύβου στην είσοδο του δέκτηFM

: ισχύς του σήµατος στην έξοδο του δέκτη FM

: ισχύς θορύβου στην έξοδο του δέκτη FM

iS

iN

0S

0N

• αύξηση του δείκτηδιαµόρφωσης β οδηγείσε αύξηση τουλόγου

• αύξηση του β οδηγεί σεάµεση αύξηση τουαπαιτούµενου εύρουςζώνης συχνοτήτων τουσήµατος FM

(φαινόµενα αντίστροφαµεταξύ τους)

0

0

N

S

Page 30: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ

Τριγωνοµετρικές ταυτότητες

122 =+ acosasin

( ) ( ) β−α+β+α⋅=β⋅α coscos2

1coscos

( ) ( ) βαβαβα +−−⋅=⋅ coscos2

1sinsin

( ) ( ) βαβαβα ++−⋅=⋅ sinsin2

1cossin

Page 31: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

2

2cos1cos 2 θθ +

=

2

2cos1sin2 θθ −

=

2cos

θθ

θjj ee −+

=

j

ee jj

2sin

θθ

θ−−

=

θθθ sincos22sin ⋅=

θθθθθ 2222 sin211cos2sincos2cos −=−=−=

Page 32: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

βαβαβα sinsincoscos)cos( −=+

βαβαβα sinsincoscos)cos( +=−

βαβαβα sincoscossin)sin( −=+

βαβαβα sincoscossin)sin( −=−

Page 33: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

Ιδιότητες συναρτήσεων Bessel πρώτουείδους τάξης n µε όρισµα β

∑∞

−∞=

⋅=n

tjnn

tj mm eJe ωωβ β )(sin

( ) )(1)( ββ nn

n JJ ⋅−=−

)(2

)()( 11 ββ

ββ nnn Jn

JJ ⋅=+ +−

1)(2 =∑∞

−∞=

βn

nJ

Page 34: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

Αόριστα ολοκληρώµατα

)sin(1

)cos( axa

dxax ⋅=∫

)cos(1

)sin( axa

dxax ⋅−=∫

axax ea

dxe ⋅−=∫ 1

Page 35: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

Συναρτήσεις Bessel (β)J n

Jn β 0.2 0.5 1 2 5 8

0 0.990 0.938 0.765 0.224 -0.178 0.172

1 0.100 0.242 0.440 0.577 -0.328 0.235

2 0.005 0.031 0.115 0.353 0.047 -0.113

3 0.020 0.129 0.365 -0.291

4 0.002 0.034 0.391 -0.105

5 0.007 0.261 0.186

6 0.131 0.338

7 0.053 0.321

8 0.018 0.223

9 0.126

10 0.061

Page 36: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

Καταναλισκόµενη ενέργεια του σήµατος x(t) σε αντίσταση1 Ω, στοδιάστηµα (-Τ/2, Τ/2)

Μέση ισχύς κατανάλωσης του σήµατος x(t), στο διάστηµα(-Τ/2, Τ/2)

E x t dtx

T

T

=−∫ ( )

2

2

2

ST

x t dtx

T

T

=−∫

1 2

2

2

( )

Ενέργεια και Ισχύς Σηµάτων

Page 37: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

Ιδιότητες συνάρτησης ∆έλτα

δ( )t dt =−∞

+∞

∫ 1

δαπροσδιοριστη

( ),

,t

t

t=

≠=

0 0

0

δ δ( ) ( )a ta

t =1

δ( )[ ( )]

td u t

dt=

Page 38: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

Τάση θορύβου συστήµατος

Όπου: k: σταθερά του Boltzmann (

T απόλυτη θερµοκρασία ( )

: αντίσταση εισόδου του συστήµατος (Ω)

BW εύρος ζώνης της διάταξης (Hz)

137 10 23. / )⋅ − J Ko

o K Rin

V kTR BWN in= 4

Page 39: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

Φασµατική Πυκνότητα Ισχύος του Λευκού Θορύβου

G BWn

watt HzN =2

( / )

όπου το εύρος ζώνης του σήµατοςπληροφορίας (ισοδύναµο εύρος ζώνης θορύβου)

: το πλάτος του σήµατοςθορύβου

BW

n

2

Page 40: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΣΥΝΤΟΜΕΥΣΕΙΣ-ΑΓΓΛΙΚΟΙ ΟΡΟΙ

FT: Fourier Transform

IFT: Inverse Fourier Transform

AM: Amplitude Modulation

FM: Frequency Modulation

PM: Phase Modulation

SSB: Single Side Band

DSB: Double Side Band

AM-DSB-LC: Amplitude Modulation Double Side Band Large Carrier

AM-DSB-SC: Amplitude Modulation Double Side Band Large Carrier

VSB: Vestigial Side Band

S: Signal

N: Noise

I: Interference

SNR: Signal-to-Noise Ratio

SIR: Signal-to-Interference Ratio

AWGN: Additive White Gaussian Noise

Page 41: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

FDM: Frequency Division Multiplexing

FDMA: Frequency Division Multiple Access

ACI: Adjacent Channel Interference

RF: Radio Frequency

IF: Intermediate Frequency

LO: Local Oscillator

BPF: Band Pass Filter

LPF: Low Pass Filter

AVC: Automatic Voltage Control

AFC: Automatic Frequency Control

UHF: Ultra High Frequencies

VHF: Very High Frequencies

Page 42: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ · 2012-11-26 · h εκτύπωση αυτή έγινεµε δαπάνη του Έργου «Αναµόρφωση Προπτυχιακών

ΕΝ∆ΕΙΚΤΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ1. HSU Η.P., Αναλογικές και Ψηφιακές Επικοινωνίες, Εκδόσεις Τζιόλα, 2002

2. ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ Φ., ΚΑΨΑΛΗΣ Χ., ΚΩΤΤΗΣ Π., Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, 1995

3. PROAKIS J., SALEHI M., Συστήµατα Επικοινωνιών, Εκδόσεις Πανεπιστηµίου Αθηνών, 2002

4. HAYKIN, S., Συστήµατα Επικοινωνιών, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, 1995

5. TAUB H., SCHILLING D.L., Αρχές Τηλεπικοινωνιακών Συστηµάτων, Εκδόσεις Τζιόλα, 2005

6. ΚΥΡΙΑΚΗ Γ., ΤΟΥΣΟΥΝΗ Ν., Ραδιοφωνία και Ηλεκτρακουστική, Εκδόσεις ΙΩΝ, 1991

7. ΒΑΡΖΑΚΑΣ Π., ∆ιδακτορική διατριβή: Μέθοδος εκτίµησης φασµατικής απόδοσηςσυστηµάτων επικοινωνιών κινητών, Πανεπιστήµιο Αθηνών, Τµήµα Φυσικής, 1999

8. ΚΟΝΤΟΓΕΩΡΓΟΣ Α. Τηλεπικοινωνίες I, Τ.Ε.Ι. Λαµίας, Τµήµα Ηλεκτρονικής, 1990

9. ΚΩΤΤΗΣ Π., ∆ιαµόρφωση και Μετάδοση Σηµάτων, Εκδόσεις Τζιόλα, 2003