ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Transcript

1 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ & ΛΗΨΗΣ Ρ/Τ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

2 Γενικό διάγραμμα πομπού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΥΨΗΛΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ

3 Δημιουργία φέροντος σήματος Το φέρον σήμα (fo) παράγεται από ημιτονικούς ταλαντωτές (συντονισμένα κυκλώματα L-C). Η απόσβεση του πλάτους των ταλαντώσεων εξαρτάται από το συντελεστή ποιότητας Q.

4 Δομή ταλαντωτή Το τρανζίστορ ενισχύει μέρος της ενέργειας του κυκλώματος LC για να αντισταθμίσει τις απώλειες και να διατηρεί ταλαντώσεις με σταθερό πλάτος. HARTLEY COLPITTS

5 Ταλαντωτές με κρύσταλλο Ο κρύσταλλος επιβάλλει στο κύκλωμα τη συχνότητα ταλάντωσής του, προσδίδοντας μεγάλη σταθερότητα στη συχνότητα λειτουργίας και μεγάλο Q.

6 Χαρακτηριστικά αρμονικών ταλαντωτών - Συχνότητα λειτουργίας (fo) - Ακρίβεια συχνότητας - Φασματική καθαρότητα σήματος - Σταθερότητα πλάτους σήματος BUFFER

7 Ταλαντωτές ελεγχόμενοι από τάση (Voltage Controlled Oscillators) Ο ταλαντωτής VCO χαρακτηρίζεται από τη ζώνη συχνοτήτων λειτουργίας του και την κλίση K της χαρακτηριστικής καμπύλης συχνοτήτων. Χρησιμοποιούνται ως διαμορφωτές συχνοτήτων.

8 Κύκλωμα Κλειστού Βρόχου Φάσης (Phase Locked Loop - PLL) Είναι ένα σύστημα προγραμματισμού συχνότητας φέροντος με βάση τον αριθμό Ν και της Vαναφοράς.

9 Διαμορφωτής (Modulator) Είναι η διάταξη (κύκλωμα) που χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση του φέροντος σήματος από το s(t). - Διαμορφωτές ΑΜ (γραμμικοί ή μη γραμμικοί, απλής ή διπλής ζώνης) - Διαμορφωτές FM

10 Γραμμικός διαμορφωτής πλάτους (ΑΜ) Ο πολλαπλασιαστής δίνει στην έξοδο σήμα: E(t)=[Mo+s(t)] * sin (ωο*t)

11 Μη γραμμικός διαμορφωτής πλάτους (ΑΜ) Ο διαμορφωτής είναι ενισχυτής υψηλών συχνοτήτων σε τάξη λειτουργίας C με μεγάλη απόδοση ισχύος (80%). Το φίλτρο εξόδου LC αποκαθιστά πλήρως την ημιτονική κυματομορφή.

12 Διαμορφωτής ΑΜ απλής ζώνης (SSBsc) Επιλέγουμε την άνω ή κάτω πλευρική ζώνη με το κατάλληλο φίλτρο. Συνήθως το φίλτρο πρέπει να έχει πολύ μεγάλο συντελεστή ποιότητας Q (π.χ.1000).

13 Διαμορφωτής SSBsc με διαδοχικές αλλαγές συχνότητας Χρησιμοποιώντας δύο ταλαντωτές με συχνότητες fo1 και fo2, τέτοιες ώστε fo1+fo2=fo=5mhz, πετυχαίνουμε το ίδιο φασματικό αποτέλεσμα με φίλτρα χαμηλού συντελεστή ποιότητας (φθηνότεραευκολότερα).

14 Διαμορφωτής SSBsc με ολισθητές φάσης κατά π/2 LSB USB

15 Ισοσταθμισμένος διαμορφωτής (ιδανικός πολλαπλασιαστής) Η αγωγή των διόδων καθορίζεται από τις θετικές και αρνητικές ημιπεριόδους του M(t). Το πηνίο και ο πυκνωτής στην έξοδο αποτελούν επιλεκτικό φίλτρο.

16 Δομές κρυσταλλικών φίλτρων Τα κρυσταλλικά φίλτρα εξασφαλίζουν υψηλή επιλεκτικότητα και σταθερότητα συχνότητας.

17 Δίοδος μεταβλητής χωρητικότητας (Varicap) Όταν η δίοδος βάρικαπ είναι ανάστροφα πολωμένη, τότε η χωρητικότητά της αλλάζει στο ρυθμό της τάσης στα άκρα της.

18 Διαμορφωτές συχνότητας (FM) Είναι ταλαντωτές ελεγχόμενοι από τάση (VCO) με στοιχεία L-C και δίοδο βάρικαπ. Το αποπνικτικό πηνίο RFC προφυλάσσει τα κυκλώματα χαμηλής συχνότητας από την επίδραση της υψηλής συχνότητας του ταλαντωτή.

19 Διαμορφωτές συχνότητας (FM) - Οι ταλαντωτές VCO με βάρικαπ χρησιμοποιούνται για συχνότητες 50 MΗz και άνω. - Για συχνότητες κάτω των 50 ΜΗz υπάρχουν ολοκληρωμένα (CD4046, NE566, κτλ) που παράγουν ημιτονικές ή τετραγωνικές κυματομορφές. - Επειδή οι ταλαντωτές VCO δε χρησιμοποιούν ταλαντωτές έχουν μικρή σταθερότητα συχνότητας. - Είναι ευπαθείς διατάξεις στη θερμοκρασία, στο θόρυβο και στις αλλαγές των τάσεων πόλωσης.

20 Βρόχος PLL σε διαμορφωτές συχνότητας

21 Φίλτρο προέμφασης Οι υψηλές συχνότητες έχουν μικρό πλάτος και συνήθως επισκιάζονται από το θόρυβο. Γι'αυτό στο σήμα διαμόρφωσης ενισχύονται οι υψηλές συχνότητες πριν φθάσει στο διαμορφωτή FM. Στο δέκτη γίνεται η αντίστροφη διαδικασία (αποέμφαση).

22 Στερεοφωνική διαμόρφωση (stereo) Πρόκειται για τη διαμόρφωση συχνότητας ενός φέροντος από δύο ανεξάρτητες πηγές ακουστικού σήματος. ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ

23 Φασματικές ζώνες στερεοφωνικού διαμορφωτή FM Το s'2(t) προκύπτει από το συνδυασμό του s2(t) και του υποφέροντος σήματος 38KHz. Το s(t) περιέχει και την συχνότητα 19KHz για να μπορεί ο δέκτης να κάνει την αποκωδικοποίηση.

24 Αποκωδικοποίηση στερεοφωνικού σήματος FM Ο στερεοφωνικός αποκωδικοποιητής του δέκτη με φίλτρα αναδεικνύει τα s1(t), s'2(t), 19KHz και με αυτά ανασυνθέτει το αριστερό και το δεξί κανάλι ήχου.

25 Κυκλώματα προσαρμογής στην είσοδο και την έξοδο Για μέγιστη μεταφορά ισχύος απαιτείται προσαρμογή που επιτυγχάνεται με συντονιζόμενα φίλτρα L-C τύπου Τ ή Π.

26 Γραμμικός ενισχυτής με τάξη λειτουργίας Α Έχει πολύ μικρή απόδοση, γι'αυτό χρησιμοποιείται σε προενισχυτές ή ενισχυτές χαμηλής ισχύος.

27 Γραμμικός ενισχυτής (push-pull) με τάξη λειτουργίας Β Δύο τρανζίστορ άγουν συμπληρωματικά (εναλλάξ), αυξάνοντας την απόδοση του ενισχυτή στο 60-70%.

28 Γραμμικός ενισχυτής (push-pull) με τάξη λειτουργίας ΑΒ Με μια μικρή παραλλαγή στην πόλωση των συμπληρωματικών τρανζίστορ αποφεύγουμε την παραμόρφωση διασταύρωσης στις εναλλαγές.

29 Μη γραμμικός ενισχυτής RF με τάξη λειτουργίας C Το τρανζίστορ άγει μόνο στις κορυφές των θετικών ημιπεριόδων. Έχει υψηλή απόδοση (80%). Το συντονιζόμενο φίλτρο στην έξοδο αποκαθιστά την ημιτονική μορφή στο σήμα εξόδου.

30 Διάγραμμα πομπού μονόχρωμης εκπομπής

31 Πλήρες φάσμα πομπού μονόχρωμης τηλεοπτικής εκπομπής Fmax(video)=5MHz 625 γραμμές/εικόνα 25 εικόνες/sec γραμμές/sec Διαμόρφωση VSB/FM BW(video)=6,5MHz BW(ήχου)=130KHz

32 Πλήρες φάσμα πομπού μονόχρωμης εκπομπής Ονομαστική συχνότητα εκπομπής ενός τηλεοπτικού σταθμού θεωρείται η συχνότητα φέροντος εικόνας. Περιοχή Δίαυλος Ζώνη (MHz) Φέρουσα εικόνας Φέρουσα ήχου VHF I ,25 53, ,25 67,75 VHF III ,25 180, ,25 229,75 UHF IV ,25 476, ,25 604,75 UHF V ,25 612, ,25 860,75

33 Τηλεοπτικός πομπός έγχρωμης εικόνας Χρώμα = Φωτεινότητα (Υ) + Χρωμικότητα (C) (Χρωμικότητα = απόχρωση + κορεσμός χρώματος) Y = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B CR = R-Y = 0,70 R 0,59 G 0,11 B CG = G-Y = -0,30 R + 0,41 G 0,11 B CB = B-Y = -0,30 R 0,59 G + 0,89 B

34 Σύστημα έγχρωμης τηλεόρασης NTSC Y =0,30R+0,59G+0,11B I =0,74(R-Y)-0,27(B-Y) Q=0,48(R-Y)+0,41(B-Y) 525 γραμμές/sec 30 εικόνες/sec Υποφέρουσα 3,58ΜΗz

35 Μπλοκ διάγραμμα πομπού έγχρωμης τηλεόρασης NTSC

36 Σύστημα έγχρωμης τηλεόρασης PAL Y =0,30R+0,59G+0,11B I =0,877(R-Y) Q=0,493(Β-Y) 625 γραμμές/sec 25 εικόνες/sec Υποφέρουσα 4,33ΜΗz

37 Σύστημα έγχρωμης τηλεόρασης SECAM Y =0,30R+0,59G+0,11B I =-1,902(R-Y) Q= 1,505(Β-Y) 625 γραμμές/sec 25 εικόνες/sec Υποφέρουσες 4,25ΜΗz και 4,4ΜΗz

38 Δορυφορικές εκπομπές τηλεόρασης Δορυφόρος = αναμεταδότης Ομαδοποίηση καναλιών με την τεχνική της πολυπλεξίας (φασματική, χρονική, κτλ) Ζώνη C (6/4 GΗz) up freq: 5,925GHz 6,425 GΗz down freq: 3,700 4,200 GΗz Ο δορυφορικός δέκτης αποδιαμορφώνει το δορυφορικό σήμα και έπειτα το αποκωδικοποιεί αν έχει τα κλειδιά.