Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Επικοινωνίες I

Transcript

1 Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Επικοινωνίες I Δημήτρης Ευσταθίου Επίκουρος Καθηγητής

2 ΘΟΡΥΒΟΣ ΣΕ ΔΕΚΤΕΣ ΛΟΓΟΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΠΡΟΣ ΘΟΡΥΒΟ (SIGAL TO OISE RATIO, ) - ΒΑΣΙΚΟ ΕΡΓΑΛΕΙΟ - ΩΣ ΚΑΘΑΡΟΣ ΑΡΙΘΜΟΣ S KA.. ΩΣ DECIBEL (db) = 10 log = db 10 S S : ΙΣΧΥΣ ΣΗΜΑΤΟΣ (W) : ΙΣΧΥΣ ΘΟΡΥΒΟΥ (W) - Ο ΛΟΓΟΣ ΕΙΝΑΙ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΣ ΣΕ ΚΑΘΕ ΣΗΜΕΙΟ ΤΗΣ ΠΟΡΕIΑΣ ΤΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ - ΩΦΕΛΙΜΟ ΣΗΜΑ S ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΣ ΘΟΡΥΒΟΣ EXT ΔΕΚΤΗΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΣ ΘΟΡΥΒΟΣ T ΩΦΕΛΙΜΟ ΣΗΜΑ S ΣΥΝΟΛΙΚΟΣ ΘΟΡΥΒΟΣ EXT + T ΕΙΣΟΔΟΥ ΕΞΟΔΟΥ S S = = + EXT EXT T

3 ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ ΘΟΡΥΒΟY ΛΟΓΟΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΠΡΟΣ ΘΟΡΥΒΟ (OISE RATIO - R) - ΤΟ ΚΛΑΣΜΑ ΤΟΥ ΕΙΣΟΔΟΥ ΠΡΟΣ ΕΞΟΔΟΥ - S R = = 1 S Για να εκτιμηθεί η συνεισφορά ενός μεμονωμένου ηλεκτρονικού στοιχείου ή μιας συγκεκριμένης βαθμίδας ενός δέκτη στο συνολικό ισοζύγιο θορύβου απαιτείται ο ορισμός του παράγοντα θορύβου F ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ ΘΟΡΥΒΟΥ (OISE FIGURE - F) - O ΛΟΓΟΣ ΘΟΡΥΒΟΥ ΕΚΦΡΑΣΜΕΝΟΣ ΣΕ DECIBEL - F = 10 log10 ( R) = 10 log10 = ( ) ( ) 10 log 10 log = dB ( ) ( db) db

4 ΙΔΑΝΙΚΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ Η ΙΔΑΝΙΚΗ ΒΑΘΜΙΔΑ ΔΕΚΤΗ - ΔΕΝ ΣΥΝΕΙΣΦΕΡΕΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΘΟΡΥΒΟ - Άρα: = R = 1 F = 0dB =

5 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ - ΑΣΚΗΣΗ S = 60 W EXT = W ΒΑΘΜΙΔΑ ΔΕΚΤΗ T = 1 W S =60 W = EXT + T = = +1 = 3 W S = 60W = W S 60W = = = 30 W ΕΙΣΟΔΟΣ ΕΞΟΔΟΣ = 10 log ( 30) = 14,77dB ( ) ( db) 10 S = 60W = 3W S 60W = = = 0 3W = 10 log 0 = 13,01dB ( db) 10 ΛΟΓΟΣ ΘΟΡΥΒΟΥ: 30 R = = = 1,5 0 ΔΕΙΚΤΗΣ ΘΟΡΥΒΟΥ: F = 10 log R = 10 log 1,5 = 1,76dB α τρόπος: 10 ( ) 10 ( ) β τρόπος: F = ( ) ( ) = 14,77 13,01 = 1,76dB db db ΠΡΑΚΤΙΚΑ: Ο ΔΕΙΚΤΗΣ ΘΟΡΥΒΟΥ ΔΗΛΩΝΕΙ ΚΑΤΑ ΠΟΣΑ DECIBEL ΕΝΑΙ ΜΙΚΡΟΤΕΡΟΣ Ο ΛΟΓΟΣ (db) ΑΠΟ ΤΟ ΛΟΓΟ (db)

6 ΘΟΡΥΒΟΣ ΚΑΙ ΠΟΛΛΑΠΛΕΣ ΒΑΘΜΙΔΕΣ R 1 G 1 R G R 3 G 3 R G : βαθμίδες εν σειρά ΛΟΓΟΣ ΘΟΡΥΒΟΥ: R i, i = 1,,, ΚΕΡΔΟΣ ΙΣΧΥΟΣ: G i, i = 1,,, ΣΥΝΟΛΙΚΟΣ ΛΟΓΟΣ ΘΟΡΥΒΟΥ R TOTAL R 1 R 1 R 1 3 = R G1 G1 G G1 G G 1

7 ΙΣΟΔΥΝΑΜΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΟΡΥΒΟΥ -Ένας εναλλακτικός τρόπος για την ανάλυση του θορύβου σε ασύρματους δέκτες είναι με την εισαγωγή του ορισμού της ισοδύναμης θερμοκρασίας θορύβου. -Η τεχνική αυτή επιτρέπει τον εύκολο υπολογισμό της ισχύος θορύβου στο δέκτη μέσω της εξίσωσης - = k T f n eq -Καθόσον η ολική ισοδύναμη θερμοκρασία θορύβου προκύπτει από το άθροισμα των επιμέρους θερμοκρασιών θορύβου τόσο της μικροκυματικής κεραίας όσο και των διατάξεων που ακολουθούν. -Η ισοδύναμη θερμοκρασία θορύβου Teq σχετίζεται με το λόγο θορύβου R σύμφωνα με την ακόλουθη σχέση: T = T R eq ( ) 0 1 Τ 0 = 90 0 Κ

8 ΙΣΟΔΥΝΑΜΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΘΟΡΥΒΟΥ R eq : Η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΕΚΕΙΝΗ ΠΟΥ ΠΑΡΑΓΕΙ ΤΗΝ ΙΔΙΑ ΙΣΧΥ ΜΕ ΤΟ ΔΕΔΟΜΕΝΟ ΘΟΡΥΒΟ = k T f = e n R Τ: Θερμοκρασία αντίστασης Δf : Εύρος ζώνης R : Αντίσταση e = 4 k T f R n

9 ΘΟΡΥΒΟΣ ΣΕ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΕ ΠΗΝΙΑ ΚΑΙ ΠΥΚΝΩΤΕΣ Ο θόρυβος που εισάγεται από πηνία και πυκνωτές σε διάφορα ηλεκτρονικά κυκλώματα προέρχεται κατά κύριο λόγο από την μικρή αλλά όχι αμελητέα ωμική αντίσταση των στοιχείων αυτών. Ο θόρυβος αυτός έχει αμελητέα συνεισφορά στο συνολικό ισοζύγιο θορύβου σε σχέση με τις συνεισφορές που οφείλονται σε ημιαγωγούς και καθαρές ωμικές αντιστάσεις. Το σημαντικό με τα κυκλώματα που περιέχουν LC στοιχεία είναι ότι καθορίζουν το εύρος ζώνης εντός του οποίου πρέπει να γίνει υπολογισμός της ισχύος θορύβου.

10 ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ ΚΥΚΛΩΜΑ ΜΕ ΠΗΝΙΑ ΚΑΙ ΠΥΚΝΩΤΕΣ: ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ A max A max 0 f 1 BW f f 1. ΒΡΙΣΚΟΥΜΕ ΤΟ ΜΕΓΙΣΤΟ ΤΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ. ΒΡΙΣΚΟΥΜΕ ΤΟ ΕΥΡΟΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΟΠΟΥ Η ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΕΙΝΑΙ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΑΠΟ ΠΟΥ ΟΝΟΜΑΖΕΤΑΙ ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ ΗΜΙΣΕΙΑΣ ΙΣΧΥΟΣ HBW (BADWITH BW) ΤΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ 3. ΤΟ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ ΕΝΑΙ: f 1 f Δf A eq max f = π HBW

11 ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑ ΕΚΤΟΣ ΑΠΟ ΤΟΝ ΘΟΡΥΒΟ, Ο ΑΛΛΟΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ ΠΟΥ ΠΕΡΙΟΡΙΖΕΙ ΤΗΝ ΑΠΟΔΟΣΗ ΤΩΝ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ [ HARTLEY, 198 ] ΟΡΙΟ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΚΑΝΑΛΙΟΥ [ SHAO, 1948 ] C = B 1 + log ( ) ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΝΑΛΙΟΥ (bits / second) ΔΙΑΘΕΣΙΜΟ ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ (Hz) ΛΟΓΟΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΠΡΟΣ ΘΟΡΥΒΟ ΣΤΟ ΘΕΩΡΟΥΜΕΝΟ ΚΑΝΑΛΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΚΑΝΟΝΑΣ ΑΞΙΟΠΙΣΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΓΙΑ ΑΞΙΟΠΙΣΤΗ (ΧΩΡΙΣ ΣΦΑΛΜΑΤΑ) ΜΕΤΑΔΟΣΗ, Ο ΡΥΘΜΟΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΔΕΝ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΥΠΕΡΒΑΙΝΕΙ ΤΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΚΑΝΑΛΙΟΥ ΠΟΜΠΟΣ ΚΑΝΑΛΙ ΔΕΚΤΗΣ ΡΥΘΜΟΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΝΑΛΙΟΥ