ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta Katedra radiokomunikácií. Návrh prijímača na príjem NOAA satelitov.

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta Katedra radiokomunikácií Návrh prijímača na príjem NOAA satelitov Maxim MIZOV 2006

Návrh prijímača na príjem NOAA satelitov DIPLOMOVÁ PRÁCA MAXIM MIZOV ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií Študijný odbor: TELEKOMUNIKÁCIE Vedúci diplomovej práce: Doc. Ing. Rudolf Hronec, PhD. Stupeň kvalifikácie: inžinier (Ing.) Dátum odovzdania diplomovej práce: 19. 05. 2006 ŽILINA 2006

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE, ELEKTROTECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA TELEKOMUNIKÁCIÍ ANOTAČNÝ ZÁZNAM Priezvisko a meno: Maxim Mizov rok: 2006 Názov práce: Návrh prijímača na príjem NOAA satelitov ELEKTROTECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA TELEKOMUNIKÁCIÍ Počet strán: 60 Počet obrázkov: 31 Počet tabuliek: 13 Počet grafov: 0 Počet príloh: 8 Počet použ. lit.: 12 Anotácia v slovenskom jazyku: V diplomovej práci sa zaoberám návrhom prijímača pre príjem signálov z meteo-satelitu NOAA, Mojou úlohou bolo vytvoriť funkčnú vzorku prijímača. Anotácia v anglickom jazyku: This graduation theses deals with the design of the receiver for receive signal from meteosatelite NOAA. My task was to form a functional model of receiver. Kľúčové slová: prijímač, meteo-satelit, APT, Dopplerov jav, oscilátor, kvadratúrny detektor, USB, JvComm32 Vedúci diplomovej práce: Doc. Ing. Rudolf Hronec, PhD. Recenzent: Dátum odovzdania práce: 19.5.2006

OBSAH ZOZNAM OBRÁZKOV A TABULIEK ZOZNAM SKRATIEK A SYMBOLOV SLOVNÍK TERMÍNOV ÚVOD...11 1 PREHĽAD SATELITOV...12 1.1Rozdielenie satelitov...12 1.2 Výber satelitu...15 2 APT SYSTÉM...16 2.1 AVHRR/3...16 2.2 Charakteristiky APT...17 3 PARAMETRE SPOJA...20 3.1 Energetická bilancia spoja...20 3.2 Dopplerov jav...22 4 KONŠTRUKCIA PRIJÍMAČA...25 4.1 Typ prijímača a jeho parametre...25 4.2 Vstupné obvody...27 4.2.1 Vysokofrekvenčný zosilňovač...27 4.2.2 Vstupný selektívny obvod...30 4.3 Centrálny modul prijímača...33 4.3.1 Prvý zmiešavač...36 4.3.2 Napätím riadený oscilátor...37 4.3.3 Druhý zmiešavač a oscilátor...39 4.3.4 Demodulátor...40

4.3.5 Zapojenie obvodu MC13135...43 4.4 Detektor 2400 Hz...43 4.5 Fázový záves...46 4.6 Riadiaci modul...51 4.7 Celková schéma prijímača...54 5 PROGRAMOVÉ VYBAVENIE...55 5.1 Ovládací program...55 5.2 Dekódovaci program...57 ZÁVER...59 ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY.60 ČESTNÉ VYHLÁSENIE POĎAKOVANIE PRÍLOHY Príloha 1 pomocné grafy ku kapitole 3.2 Príloha 2 pomocný graf ku kapitole 4.2 Príloha 3 pomocný graf ku kapitole 4.3.2 Príloha 4 pomocná tabuľka ku kapitole 4.5 Príloha 5 obrázky dosiek plošných spojov Príloha 6 obrázky dosiek plošných spojov Príloha 7 zoznam súčiastok Príloha 8 CD nosič s dátami

ZOZNAM OBRÁZKOV A TABULIEK Obr. 1.1 Umiestnenia na orbitách GOES a POES satelitov...14 Obr. 1.2 Porovnanie snímkov GOES a POES satelitov...15 Obr. 3.1 Vzdialenosť satelitu V od pozemnej stanice P...20 Obr. 3.2 Pohyb satelitu V voči pozemnej stanice P...23 Obr. 4.1 Bloková schéma prijímača...27 Obr. 4.2 Vstupný VF zosilňovač...28 Obr. 4.3 Porovnanie amplitúdovo-frekvenčnej charakteristiky selektívnych obvodov...31 Obr. 4.4 Selektívne obvody...31 Obr. 4.5 Zapojenie kondenzátorov C 11, C 10 a C vst...32 Obr. 4.6 Vnútorné zapojenie obvodu MC13135...33 Obr. 4.7 Prvý zmiešavač a okolité obvody...36 Obr. 4.8 Zapojenie Colpittsovho oscilátora...37 Obr. 4.9 Druhy zmiešavač a okolité obvody...39 Obr. 4.10 Štruktúra kvadratúrneho detektora...40 Obr. 4.11 Amplitúdová a fázová charakteristika LC obvodu v závislosti na frekvencii...40 Obr. 4.12 Demodulačná krivka Demodulátor obvodu MC13135......41 Obr. 4.13 Výstupný filter...42 Obr. 4.15 Zapojenie obvodu MC13135...43 Obr. 4.16 Vnútorné zapojenie obvodu NE567...44 Obr. 4.17 Zapojenie obvodu NE567..44 Obr. 4.18 Bloková schéma fázového závesu..46 Obr. 4.19 Vnútorné zapojenie obvodu SAA1057..47 Obr. 4.20 Zapojenie obvodu SAA1057..48 Obr. 4.21 Štruktúra ovládacích signálov pre obvod SAA1057..49 Obr. 4.22 Štruktúra dátových slov A a B...49 Obr. 4.23 Vnútorné zapojenie obvodu FT232BM.52 Obr. 4.24 Zapojenie obvodu FT232BM.53 Obr. 4.25 Celková schéma prijímača.54 Obr. 5.1 Štruktúra ovládacieho programu..55

Obr. 5.2 Hlavné okná programu JvComm32.57 Obr. 5.3 Porovnanie originálu prijatého a zafarbeného obrázku 58 Tab. 1.1 Výpis POES satelitov s vysielaním APT a HRPT...12 Tab. 1.2 Výpis GOES satelitov..13 Tab. 2.1 Kanály AVHRR/3 16 Tab. 2.2 Parametre vysielania APT satelitov NOAA.17 Tab. 2.3 Štruktúra obrázku APT...18 Tab. 2.4 Štruktúra APT riadku..19 Tab. 2.5 APT synchronizácia 19 Tab. 4.1 Funkcie vývodov obvodu MC13135...34 Tab. 4.2 Parametre obvodu MC13135..35 Tab. 4.3 Hodnoty kapacít kondenzátorov C sp, C spd, C D, C 12 a U riad v závislosti na frekvencii...38 Tab. 4.4 Parametre obvodu SAA1057 47 Tab. 4.5 Nastavenia riadiaceho slova B.50 Tab. 4.6 Parametre obvodu FT232BM...52

ZOZNAM SKRATIEK A SYMBOLOV APT EEPROM HRPT LED NOAA USB PLL AVHRR AM FM HFA LCF VCO MFA QCO DP Automatic Picture Transmission formát vysielaných obrázkov prepisovateľná polovodičová pamäť High Resolution Picture Transmission - formát vysielaných obrázkov s vysokým rozlíšením Light Emitting Diode luminiscenčná dióda National Oceanographic and Atmospheric Administration družicový systém pre sledovanie počasia Universal Serial Bus univerzálna sériová zbernica Phase local loop slučka fázového závesu Advanced Very High Resolution Rádiometer rádiometer s vysokou rozlišovacou schopnosťou Amplitúdová modulácia Frekvenčná modulácia High Frequency Ampfliper vysokofrekvenčný zosilňovač LC Filter Voltage Control Oscillator napätím riadený oscilátor Middle Frequency Ampfliper medzi-frekvenčný zosilňovač Quartz Control Oscillator kryštálový oscillator Dolná Prepusť d R h L f λ P G A Z vzdialenosť satelit prijímač polomer Zeme výška orbity satelitu straty šírením vlnová dĺžka výkon zisk tlmenie impedancia záťaže

µv napätie naindukovane výkonom P v záťaži Z c rýchlosť EM vlny α uhol medzi spojnicou stred Zeme prijímač a spojnicou stred Zeme satelit v rýchlosť satelitu voči prijímaču f frekvencia f frekvenčný posuv Q kvalita L indukčnosť C kapacita R odpor B šírka pásma V napätie

SLOVNÍK TERMÍNOV geostacionárna obežná dráha - špeciálny typ obežnej dráhy, pre ktorú platí, že excentricita e=0, čo predstavuje kruhovú obežnú dráhu s inklinačným uhlom i=0 polárna obežná dráha - špeciálny typ obežnej dráhy, pre ktorú platí, že satelit obieha Zem po dráhe, ktorá prechádza cez polárne oblasti meteosatelity - satelity sledujúce zmeny a vývoj počasia na Zemi orbita - obežná dráha družice okolo Zeme satelit - umelá obežnica, družica prijímač - zariadenie umožňujúce príjem rádiových signálov Dopplerov jav - zvýšenie alebo zníženie prijímanej frekvencie v závislosti na rýchlosti a smere pohybu zdroja Kvadraturny detektor - jeden z typov FM demodulátora Oscilátor - zariadenie na generovanie frekvencie Demodulátor - zariadenie ktoré slúži na demoduláciu signálu Zmiešavač - zariadenie na zmiešanie dvoch frekvencií Selektívne obvody - obvody ktoré prepustia frekvencie sa nachádzajúce v priepustnom pásme týchto obvodov Superheterodyn - prijímač s dvojitým zmiešavaním

ÚVOD Ľudstvo sa vždy zaujímalo o počasie, pretože jeho aktivity boli s počasím úzko spojené. Na správnej predpovedi počasia neriedko záviseli životy ľudí. Počasie ovplyvňovalo aj ovplyvňovať bude prácu takých ľudí ako sú námorníci, roľníci, letci, atď. Ľudstvo sa snažilo pozorovať zmeny počasia, aby dokázalo predpovedať, ako sa bude vyvíjať ďalej, avšak dosť často tieto predpovede boli nepresné a dokonca chybné. V 20. storočí sa však situácia zmenila, pretože ľudstvo sa vydalo na prieskum vesmíru. Rýchlo sa zistilo, že kozmické lety sú dobré nielen na preskúmanie iných planét, ale aj na skúmanie Zeme. Okolo Zeme sa začali umiestňovať rôzne satelity a medzi nimi boli aj meteorologické satelity. Meteorologické satelity monitorujú povrch a oblačnosť Zeme a snímky vysielajú na Zem. V dnešnej dobe okolo Zeme obieha viac ako 40 meteorologických satelitov. Systém vysielania meteosatelitov nie je nijako špeciálne kódovaný a tým pádom prijímať a dekódovať signály môže ktokoľvek, kto vlastní potrebný prijímač a počítač. Niektoré družice nemajú náročný systém vysielania a tým pádom nie je potrebný zložitý prijímač pre príjem snímkov. Začali vznikať rôzne konštrukcie prijímačov, ktoré nie sú náročné na realizáciu. Jednu takú som popísal v tejto prací. 11

1 PREHĽAD SATELITOV 1.1 Rozdelenie satelitov V dnešnej dobe sa na obežných dráhach Zeme nachádza viac ako 40 meteorologických satelitov ktoré sa líšia nielen svojim umiestnením okolo Zeme, ale aj systémom vysielania dát. Pri výbere satelitu, signál ktorého chceme prijímať, musíme brať do úvahy viacero aspektov: umiestnenie satelitu na obežnej dráhe, vysielaná frekvencia a spôsob prenosu dát. Podľa umiestnenia na orbite môžeme meteosatelity rozdeliť na 2 kategórie: geostacionárne (GOES) a satelity, ktoré sa pohybujú po LEO dráhach cez polárne oblasti (POES). Čo sa týka prenosu dát, satelity používajú systémy: APT (Automatic Picture Transmition), HRPT (High Resolution Picture Transmition), Wefax (Weather fax) a iné systémy, ktoré sú podobné týmto trom. V nasledujúcich tabuľkách je spravený prehľad niektorých meteosatelitov. POES HRPT POES APT Satelit Frekvencia Kvalita Režim (MHz) signálu NOAA 12 137,500 APT GOOD NOAA 14 137,620 APT GOOD NOAA 15 137,500 APT GOOD NOAA 17 137,620 APT GOOD NOAA 18 137,100 APT GOOD RESURS 137.3 O1-N4 137.4 APT GOOD Meteor 3-5 137.3 APT GOOD Satelit Frekvencia Kvalita Režim (MHz) signálu NOAA 12 1698.0 HRPT GOOD NOAA 14 1707.0 HRPT GOOD NOAA 15 1702.5 HRPT GOOD NOAA 16 1702.5 HRPT GOOD NOAA 17 1707.0 HRPT BAD NOAA 18 1698.0 HRPT GOOD FengYun 1D 1700.4 CHRPT GOOD Seastar 1702.5 SeaWifs GOOD a) b) Tab. 1.1 Výpis POES satelitov s vysielaním APT a HRPT 12

Ako vidíme tabuľke Tab.1.1a), medzi polárne satelity patrí skupina satelitov NOAA a tak isto niektoré ruské satelity, ako napr. RESURS a METEOR. Spôsob prenosu dát je APT a vysielanie sa uskutočňuje v oblasti 137 MHz. Systém vysielania APT je pomerne jednoduchý a ľahko dekódovateľný, rozlíšenie je asi 4km/pxl. To, že vysielanie sa uskutočňuje na pomerne nízkej frekvencii, má za následok relatívne jednoduchú konštrukciu prijímača. Satelity sa pohybujú po LEO dráhach vo výškach 820-850 km pre NOAA a 1200km pre Meteor., ktoré prechádzajú cez polárne oblasti. Doba obehu týchto satelitov je 102 min. a sú viditeľné asi 6 krát za 24 hod. Avšak doba viditeľnosti je rôzna a tak isto aj dráhy, po ktorých sa pohybujú satelity na oblohe. V tabuľke Tab.1.1b) sú uvedené taktiež polárne satelity, avšak spôsob prenosu dát je HRPT, ktorý ma oveľa väčšie nároky na prijímacie a dekódovacie zariadenia, lebo je vysielaný na vyšších kmitočtoch v oblasti 1.6 GHz a sám HRPT systém je digitálny, PSK modulovaný, rozlíšenie je už 1.2km/pxl. Satelit Európa a Afrika Meteosat 7 (0 ) GOES Frekvencia (MHz) Režim 1694.5 HRI 1691,0 & 1694.5 Wefax HRIT, LRIT MSG-1 (10 W) Meteosat 6 (10 E) 1691,0 HRI Severná Amerika 1685.7 GVAR GOES10 (135 W) 1691,0 Wefax Ázia Meteosat 5 (63 E) 1691,0 HRI 1691,0 Wefax GMS-5 (140 E) 1691,0 Wefax GOES9 (204.2 W) 1685.7 GVAR FengYun2B (105 E) 1687.5 SVISSR Tab. 1.2 Výpis GOES satelitov 13

V tabuľke Tab.1.2 sú uvedené satelity, ktoré sú umiestnené na GEO dráhach vo výške 35786.1 km. Výhoda tohto umiestnenia je tá, že satelit je viditeľný stále na jednom mieste a preto netreba mať anténu s navádzačom. Tieto satelity vysielajú na kmitočtoch v oblasti 1.6 GHz. Spôsoby vysielania dát sú podobné APT aj HRPT. Keď porovnáme obrázky zo satelitov GOES a POES, zistíme, že sa líšia nielen rozlíšením, ale aj spôsobom zobrazovania. Sú odlišné preto, lebo tieto satelity sa pozerajú na Zem rôzne. Kým GOES stojí na mieste a pozerá sa na rôzne miesta pod iným uhlom, POES obieha Zem a sníma povrch priamo pod sebou. GOES POES Obr. 1.1 Umiestnenia na orbitách GOES a POES satelitov Výsledok je taký, že isté časti obrázku z GOES satelitu sú skreslené, kým obrázok z POES satelitu skreslený nie je. Okrem toho GOES satelit zachycuje oveľa väčšie územie, ako POES satelit. Ako je vidieť na obrázku (záber z GOES satelitu), kamerou je zachytená celá Európa a veľká časť Afriky. 14

a) b) Obr. 1.2 Porovnanie snimkov GOES a POES satelitov Na obrázku Obr.1.2b) je záber z POES satelitu - ako je vidieť, už nie je zachytená taká veľká oblasť ako pri GOES satelite. Zábery z POES satelitu, ktoré môžeme vidieť na obrázku Obr.1.2a), ukazujú dopodrobna lokálnu situáciu, zábery z GOES satelitu zobrazujú skôr vývoj globálnej situácie, ako podrobnú situáciu v konkrétnych oblastiach. [9] 1.2 Výber satelitu Po zvážení parametrov vyššie uvedených satelitov a s ohľadom na požiadavku, že konštrukcia prijímacieho zariadenia musí byť relatívne jednoduchá, sme sa rozhodli pre POES satelity, konkrétne skupinu NOAA. 15

2 APT SYSTÉM 2.1 AVHRR/3 Družice NOAA vysielajú na 137 MHz APT signál, čo znamená Automatic Picture Transmition. APT zabezpečuje zmenšený tok dát z AVHRR/3 (Advanced Very High Resolution Radiometer). AVHRR/3 má k dispozícii 6 kanálov. Číslo kanálu Rozlíšenie v nadiru Vlnová dĺžka Oblasť 1 1.09km 0.58-0.68 Denná oblačnosť a povrchová mapa 2 1.09km 0.725-1.00 Okraje zem voda 3A 1.09km 1.58-1.64 Detektor snehu a ľadu 3B 1.09km 3.55-3.93 Nočná oblačnosť, teplota povrchu oceánov 4 1.09km 10.30-11.30 Nočná oblačnosť, teplota povrchu oceánov 5 1.09km 11.50-12.50 Teplota povrchu oceánov Tab. 2.1 Kanály AVHRR/3 Hociktoré 2 kanály sú vybrané špeciálnym príkazom na následné spracovanie a vysielanie cez APT vysielač. Kanál vo viditeľnej časti spektra sa používa na to, aby zabezpečil viditeľné APT obrázky cez deň a jeden kanál IR sa používa stále. Druhý kanál IR sa môže použiť ako náhrada kanálu viditeľnej časti spektra počas preletu nad nočnou časťou planéty. [6] 16

2.2 Charakteristiky APT Prenos dát z AVHRR/3 sa uskutočňuje tak že dáta sa amplitúdovo modulujú na subnosnú s frekvenciou 2400Hz. Obrázky sa vysielajú v čierno-bielej farbe, pričom hĺbka AM modulácie odpovedá rôznym stupňom šedej. Maximum modulácie (čo zodpovedá bielej farbe) nie je 100% ale 87% a neprevyšuje 92%, minimum (čierna farba) tak isto nezodpovedá 0% hĺbke modulácie ale 5%. Následne je subnosná modulovaná FM na nosnú 137.50, 137.62, 137.10 MHz s kmitočtovým zdvihom ± 17 khz. Riadkovanie Informačné kanály Rozlíšenie Modulácia Vysielane frekvencie Vysielaný výkon Vyžarovaný výkon Polarizácia 120 r./s 6 dostupných, 2 vysielane 4km/pxl 2.4kHz AM subnosná na FM nosnej 137.10, 137.50, 137.62 MHz 5W (37dBm) 36.7dBm/36 o Pravotočivá kruhová Tab. 2.2 Parametre vysielania APT satelitov NOAA Obrázok pozostáva z obrázkov z kanála A a kanála B, synchronizácie a telemetrických údajov. Snímok tvorí 128 riadkov. Jeden riadok trvá 0.5 sek. Každej polovice snímku predchádza synchronizácia, ktorá slúži na to, aby dekódovací program vedel rozpoznať a následné zobraziť zvlášť obrázky jednotlivých kanálov A alebo B. Dátam kanálu A predchádza 7 impulzov s frekvenciou 1040 Hz a dátam kanálu B predchádza 7 impulzov s frekvenciou 832 Hz. Po synchronizácii nasleduje časť medzier a minútových značiek. Po časti medzier a minútových značiek nasleduje časť obrazového záznamu z kamery satelitu. Ako môžeme vidieť v tabuľke Tab.2.3, poslednou časťou je časť telemetrických údajov, ktoré slúžia na kalibráciu obrázku APT. Telemetrické údaje sa delia na 16 častí, z ktorých každá sa skladá z 8 riadkov. Časti 1 až 14 u oboch kanálov sú úplne identické, len časť 15 ( pohľad na absolútne čierne teleso) a 16 (identifikácia kanálu) sa líšia. [6] 17

APT video formát dĺžka video riadku APT 0.5 sek. Kompletný APT obrázok S I N C H R A M E D Z E R Y A Z N A Č K Y kanál A 128 riadkov S I N C H R B M E D Z E R Y A Z N A Č K Y Minútová značka 4 čiary (2 biele 2 čierne) kanál B 8 riadkov Telemetria časť A Telemetria časť B Stupne šedej 1 Stupne šedej 2 Stupne šedej 3 Stupne šedej 4 Stupne šedej 5 Stupne šedej 6 Stupne šedej 7 Stupne šedej 8 Referenčný bod nulovej modulácie Teplota termistoru 1 Teplota termistoru 2 Teplota termistoru 3 Teplota termistoru 4 Teplota Spätné skenovanie Kanálové IČ Poznámky: 1) Telemetrické údaje pozostávajú zo 16 častí 2) Jeden telemetrický obrázok sa zobrazí za 84 sek. 3) Každá telemetrická časť pozostáva z 8 riadkov Tab. 2.3 Štruktúra obrázku APT 18

APT formát video riadku 0.5 sek. 0.25 sek. 0.25 sek. kanál A 909 slov kanál B 909 slov Medzery/ minútové značky (47 slov) Synchronizácia A (39 slov) Telemetria (45 slov) Medzery/ minútové značky (47 slov) Synchronizácia B (39 slov) Telemetria (45 slov) Poznámky: 1) Ekvivalent digitálneho výstupu: 4160 slov / sek. 2) Trvanie video riadku: 2 / sek. 3) Počet video riadkov v obrázku: 128 4) Každý z 6 AVHRR kanálov môže byt vybraný k použitiu 5) Synchronizácia A: 1040 Hz obdĺžnikový priebeh- 7 cyklov 6) Synchronizácia B: 832 Hz obdĺžnikový priebeh- 7 cyklov 7) Každá zo 16 telemetrických častí pozostáva z 8 riadkov 8) Minútové značky sa opakujú v 4 riadkoch: 2 čierne a 2 biele Tab. 2.4 Štruktúra APT riadku APT synchronizácia APT synch. A (7 impulzov 1040 Hz ) Numerický vstup pre D/A konvertor APT synch. B (7 impulzov 832 Hz ) Poznámky: 1) T=1/4160 sek. 2) Synchronizácia A predchádza dátam z kanálu A 3) Synchronizácia B predchádza dátam z kanálu B Tab. 2.5 APT synchronizácia 19

3 PARAMETRE SPOJA 3.1 Energetická bilancia spoja Pre návrh prijímača je veľmi dôležité poznať minimálnu citlivosť, ktorú tento prijímač musí mať, aby ten signál dokázal spracovať. Výkon vysielača je 5W (37dBm, 7dBW). Keďže satelit obieha okolo Zeme a prijímacia stanica sa nachádza na jej povrchu, vzdialenosť medzi satelitom a prijímačom sa mení. Predpokladáme, že satelit sa stáva viditeľným vtedy, ak spojnica medzi satelitom a prijímačom je pod priamym uhlom ku spojnice centra Zeme a prijímača. P d V R h Obr. 3.1 Vzdialenosť satelitu V od pozemnej stanice P Satelit sa pohybuje vo výške 850 km. Polomer Zeme zoberme rovný 6378 km. 2 2 2 d = ( h + R) R = h + 2hR = 3400( km) (3.1) Najväčšia vzdialenosť od prijímača, keď sa ešte satelit nachádza vo viditeľnej oblasti, je 3400 km. Vypočítajme teraz straty šírením voľným priestorom pre frekvenciu 140 MHz a vzdialenosť 3400km. 4πd [ ] = 20 log 145.99( db) λ L f db = (3.2) 20

Potom výkon prijímaného signálu P r môžeme vyjadriť vzťahom: P r = P G G t t Lc r (3.3) P = P + G + G L r[ dbm ] t[ dbm ] t[ dbi ] r[ dbi ] C[ db ] (3.4) L = L + L + A + A + L + L + L C[ db ] f [ db ] FTx [ db ] AG[ db ] RAIN [ db ] POL [ db ] POINT [ db ] FRx [ db ] (3.5) kde P t P r G t G r L c L f L FTx a pod.), A AG - výkon vysielača, - výkon prijímaného signálu, - zisk vysielacej antény, - zisk prijímacej antény, - celkové straty, - straty šírením vo voľnom priestore, - straty medzi výstupom vysielača a vysielacou anténou (tlmenie napájačov, výhybiek - tlmenie atmosférou a ionosférou, A RAIN - tlmenie dažďom a oblakmi, L POL - straty spôsobené zmenou polarizácie medzi vysielacou a prijímacou anténou, L POINT - straty spôsobené nepresným zameraním prijímacej antény na satelit, L FRx - straty medzi prijímacou anténou a vstupom prijímača. Výkon vysielača P t je 5000 mw, čo je 36.98 dbm. Satelity NOAA pre vysielanie na kmitočtoch 140 MHz používajú anténu quadrifillar Helix zo ziskom G t 6 dbi. Pretože nepoznáme typ prijímacej antény, zvolíme si zisk prijímacej antény 0 dbi. Také straty ako L FTx L FRx nepoznáme, lebo nie sú dostupné podrobne informácie o konštrukcii satelitu a tak tiež nevieme, aké konkrétne pripojenie antény s prijímačom sa bude používať. Tlmenie dažďom A RAIN sa prejavuje na frekvenciách nad 10 GHz, preto ho pri frekvencii 140 MHz môžeme zanedbať. Straty spôsobené zmenou polarizácie kvôli efektu Faradayovej rotácii neberieme do úvahy, pretože NOAA satelity vysielajú signál kruhovo polarizovany a tým 21

pádom signál nie je tlmený. Straty spôsobené nepresným zameraním vo výpočte zanedbáme tiež, pretože nevieme aký presný typ antény sa použije a čí bude navádzaná alebo nie. Tlmenie atmosférou a ionosférou A AG je závislé na dennej dobe, počasí a ročnom období. Keďže tieto prídavné tlmenia nemáme určené presne, zvolíme si ich spoločnú hodnotu 10 db. Citlivosť vypočítame zo vzťahu: P + 10log *10 9 Z r[ dbm] µv = 10 20 (3.6) kde P r Z - výkon prijímaného signálu, - impedancia záťaže, µv - napätie naindukované výkonom P r v záťaže Z, Z tohto nám vyplýva že prijímač musí mať minimálnu citlivosť 0.6 µv, aby dokázal spracovať signál zo satelitu. [4] 3.2 Dopplerov jav Keď že satelit sa pohybuje na LEO drahé, sa pohybuje aj voči pozemskému prijímaču. To znamená že tu môžeme pozorovať Dopplerov jav. Uvažujme prípad vtedy keď drahá satelitu prechádza cez zenit a smernica na satelit zviera uhol voči horizontálnej rovine v rozmedzí 0 o až 90 o. Uhol α, čo je uhol medzi spojnicou stredu zeme a prijímača, a spojnicou medzi stredom Zeme a satelitom vypočítame podľa vzorca: cosα = R R + h (3.7) 22

Uhol α sa pohybuje od 0 o po 28 o. Uhol α je závislý na čase. Doba obehu satelitu okolo Zeme sa rovná 102 min. Satelit sa pohybuje po kruhovej drahé a tým pádom prejde každý úsek dráhy za rovnaký čas. Závislosť medzi časom a prejdeným uhlom je priama. Uhol v 28 o satelit prejde za 7.93 min. (476 s.), 1 o, tým pádom, satelit prejde za 17s. P d V R α h Obr. 3.2 Pohyb satelitu V voči pozemnej stanice P Zmenu vzdialenosti medzi satelitom a pozemnou prijímacou stanicou vyrátame podľa vzorca: 2 2 d = ( R + ( R + h) 2R( R + h) cosα ) (3.8) V Prílohe 1 v grafe Graf.1 môžeme vidieť závislosť vzdialenosti od uhlu α. Vypočítajme teraz závislosť rýchlosti satelitu voči prijímacej stanice od uhlu natočenia. Vieme že 1 o satelit prejde za 17s. Zistime o akú vzdialenosť sa priblíži satelit ku prijímaču za tento čas. d us. = d n d n 1 (3.9) 23

Pre zjednodusenie vypoctu, predpokladajme ze satelit na tomto useku sa pohybuje rovnomerne. Potom rychlost satelitu na tomto useku vypocitame podla vzorca: v = us. d t us. us. (3.10) V Prilohe 1 v grafe Graf.2 mozeme vidiet závislosť rychlosti satelitu voci prijimacej stanice od uhlu natocenia α. Maximalna dosiahnuta richlost je 6548.3 m/s. Vypocitajme teraz ako sa zmeni vysielana frekvencia kvoli Doplerovomu javu. Aby sme zistili maximalny doplerov posuv, uvazujme maximalnu frekvenciu vysielania satelitov POES, ktora je 137.620 Mhz f ' = f ν 1 + C ν 1 C (3.11) f = f ' f (3.12) V Prilohe 1 v grafe Graf.3 mozeme vidiet závislosť frekvenčneho posuvu f od uhla natocenia α. Maximalny frekvenčny posuv je ± 3006 Hz. [10] 24

4 KONŠTRUKCIA PRIJÍMAČA 4.1 Typ prijímača a jeho parametre Pre naše potreby ako najvhodnejšia koncepcia sa javí superheterodyn s dvojitým zmiešavaním. Prijímač by mal byť riadený PLL. Mal by byť schopný zistiť čí prijíma signál z meteosatelitu, čiže by mal rozpoznať v signále prítomnosť subnosnej s frekvenciou 2400 Hz. Na spracovanie signálu a zobrazenie obrázkov sa bude používať špeciálny software spustený na PC. Signál pre dekódovanie na počítač sa bude posielať cez Line in vstup. Pre zjednodušenie konštrukcii prijímača, PLL nebudeme riadiť mikrokontrollerom ale počítačom cez port USB. Oblasť prijímaných kmitočtov zvolíme od 137 po 141 MHz. Prijímač by mal mať citlivosť lepšiu ako 0.6 µv. Popíšeme teraz konštrukciu prijímača. Anténa sa pripája na vstup vysokofrekvenčného zosilňovača, za ktorým nasledujú vstupné selektívne obvody zo šírkou pásma 4 MHz. Za selektívnymi obvodmi nasleduje zmiešavač do ktorého vstupuje signál zo selektívnych obvodov a napätím riadeného oscilátora ktorý kmitá na kmitočtoch: f = f ± osc s f mf (4.1) Prvý medzifrekvenčný kmitočet zvolíme na 10.7 MHz, ktorý je štandartný a pre tento kmitočet na trhu sú dostupne lacné keramické filtre zo šírkou pásma 200 khz. Potom frekvencia oscilátora bude 126.3 MHz-130.3 MHz alebo 147.7 MHz-151.7 MHz. Z hľadiska vzdialenej selektívnosti ide o vhodnú voľbu lebo je zabezpečený veľký odstup medzi medzifrekvenčným kmitočtom f mf a a kmitočtom signálu f s a tým pádom ani medzifrekvenčný kmitočet ani kmitočet oscilátora ani žiadny kmitočet ktorý je produktom zmiešavania nenachádza sa v oblasti príjmu 137 MHz-141 MHz. Kmitočet oscilátora zvolíme na 126.3 MHz-130.3 MHz. Oscilátor na nižších kmitočtoch je stabilnejší. Kmitočet oscilátora je riadený fázovým závesom. Po zmiešavači nasleduje keramicky filter 10.7 MHz zo šírkou pásma 200 khz. Potom nasleduje medzifrekvenčný zosilňovač. Za zosilňovačom je zapojený druhy zmiešavač s konverziou smerom dole na 455 khz. do zmiešavača vstupuje signál z medzifrekvenčného zosilňovača a kryštálom riadeného oscilátora s nepreladiteľným 25

kmitočtom 10.245 MHz. Za zmiešavačom ja zariadený keramicky filter pre frekvenciu 455 khz. Kvôli kmitočtovému zdvihu ± 17 KHz filter by mal mať šírku pásma 34 khz, na trhu je však dostupný filter zo šírkou pásma 30 khz. Avšak aj kvôli tomu že, ako bolo povedané vyššie, najnižší a najvyšší stav neodpovedajú hĺbke modulácie subnosnej 0% a 100% ale 5% a 87%, zmenšenie šírky priepustného pásma keramického filtra nebude mať na výslednú kvalitu obrázku žiadny vplyv. Po keramickom filtri je zapojený Fm demodulátor. Výstup z Fm demodulátora je zapojený na vstup nízkofrekvenčného zosilňovača a detektora prítomnosti frekvencie 2400 Hz. Výstup z nízkofrekvenčného zosilňovača je zapojený na počítač, na ktorom sa uskutočňuje dekódovanie signálu a zobrazenie obrázkov. Prijímač by mal mať obvod AFC (automatic frequency control). Tento obvod v závislosti na zmene jednosmernej zložky na výstupe z demodulátora preladí referenčný kmitočet fázového závesu PLL, čím sa dosiahne potrebné frekvenčné posunutie frekvencie oscilátora VCO. Avšak experimentálne sa zistilo, že Dopplerov posuv kmitočtu je malý a modul AFC neprináša žiadne postrehnuteľné zlepšenie kvality prijímaného obrázku, preto bol z konštrukcie prijímača vypustený. Prijímač ma riadiacu jednotku, čo je vlastne jednotka, ktorá zabezpečuje pripojenie dátového vstupu/výstupu počítača s prijímačom. Na riadiacu jednotku sú pripojené jednotky PLL a detektor 2400 Hz. Na PLL sa z počítača cez riadiacu jednotku posielajú údaje, potrebné na nastavenie kmitočtu napätím riadeného oscilátora VCO. Detektor 2400 Hz posiela cez riadiacu jednotku na počítač informáciu o tom, či je v signále prítomná frekvencia 2400 Hz. 26

HFA LCF 10.7 MHz 455kHz/30kHz MFA FM DEM. VCO QCO DETEKTOR 2400Hz PC (Line in) PLL RS232/USB PC (USB) Obr. 4.1 Bloková schéma prijímača 4.2 Vstupné obvody Vstupné obvody pozostávajú zo selektívnych obvodov a vysokofrekvenčného zosilňovacieho stupňa. Selektívne obvody sú riešené ako paralelne rezonančné LC obvody. 4.2.1 Vysokofrekvenčný zosilňovač V súčasnej dobe sa pri stavbe moderne riešeného prijímača využíva funkcia vysokofrekvenčného zosilňovača len v najnutnejšej miere. Je to v súlade s podmienkou, aby medzi anténou a selektívnymi obvodmi bolo zapojených čo najmenší počet aktívnych stupňov. V prijímačoch, kde sú na vstupe použité zložitejšie pásmové priepuste k zaisteniu dostatočnej vf selektívnosti, je treba nahradiť straty, ku ktorým dochádza následkom vloženého útlmu filtra. Pripojenie antény priamo na vstup týchto obvodov a potom priame zapojenie selektívnych obvodov na vstup zmiešavača by veľmi výrazne degradovalo šumové číslo prijímača. Úlohou vf zosilňovača je nahradiť straty, ku ktorým dochádza priechodom cez selektívne obvody a upraviť šumové číslo prijímača na potrebnú hodnotu. O veľkosť zisku vf zosilňovača sa znižuje dynamicky rozsah zmiešavača, a preto je treba nastaviť zisk na najnutnejšiu mieru, potrebnú k prekrytiu šumu zmiešavača. Vysokofrekvenčný zosilňovač 27

bude realizovaný dvojbázovým, nízkošumovým MOS-FET tranzistorom BF982. Anténa je zapojená na vstupný LC obvod, ktorý je zapojený na Gate G1 tranzistoru. Gate G2 je zapojený na odporový delič medzi napájaním a zemou. Source S tranzistoru je zapojený na odpor, ktorý je zapojený na výstupný paralelný LC obvod. +12V +12V R22 Obr. 4.2 Vstupný VF zosilňovač Vypočítajme hodnoty indukčnosti a kapacity vstupného LC filtra. Hodnoty vypočítajme približné; presné nastavenia sa uskutočnia pomocou nastavenia jadier cievok. Počítajme s frekvenciou 140 MHz. S pomocou grafu z Prílohy 2 zvolíme približnú hodnotu indukčnosti cievky a vypočítajme kapacitu podľa vzorca: 1 = 2 4π f C 2 L (4.2) V reálnej konštrukcii sa budú používať cievky od firmy Toko s indukčnosťou 150 nh a kvalitou 35, potom vypočítaná hodnota kapacity bude 8.6 pf. Musíme brať do úvahy, že MOSFET tranzistor má určitú vstupnú kapacitu medzi Gate a Source, ktorá ovplyvňuje rezonančný obvod LC. Zvolený tranzistor BF982 má vstupnú kapacitu 4 pf. Kapacita rezonančného obvodu a vstupná kapacita tranzistora sú zapojené paralelne, preto hodnota vonkajšej kapacity bude 4.6 pf. 28

Vypočítame, či šírka pásma vstupného LC obvodu je postačujúca pre požadovaný rozsah frekvencie prijímača. B = f Q (4.3) Pri frekvencii 140 MHz a kvalite LC obvodu-35 (kvalitu LC obvodu určuje kvalita cievky, pretože je oveľa nižšia, ako kvalita kondenzátora), šírka pásma vstupného LC obvodu sa rovná 4 MHz, čo je presne tá šírka pásma, akú požadujeme pre prijímač. Výstup antény musí byť impedančne prispôsobený vstupu zosilňovača. Poznáme tri typy impedančného prispôsobenia výstupu antény k vstupu LC filtra: indukčná väzba, odbočka na cievke a kapacitný delič. Zvolíme kapacitný delič. Je to najvhodnejší spôsob. Umožňuje totiž presnejšie prispôsobenie, pretože sa ľahšie mení hodnota kapacít ako počty závitov a veľkosť väzby pri indukčnej väzbe. Veľkosť odporu na odbočke medzi kondenzátormi je daná vzorcom: R odb = QX L 1 ( C C + ) 2 2 1 1 (4.4) Pomer kapacít deliča vypočítame podľa vzorca: C C 2 L = 1 QX R odb 1 (4.5) Impedancia antény je 75 Ω, tým pádom aj žiadaný odpor R odb na deliči musí byť rovný 75 Ω. Kapacita kondenzátora C 2 je väčšia ako kapacita kondenzátora C 1 6.8 krát. Keďže kondenzátory C 1 a C 2 sú zapojene sériovo a ich spoločná kapacita ma sa rovnať 4.6 pf, reálne hodnoty jednotlivých kapacít môžeme vypočítať podľa vzorca: C C2 C + C 1 1 = 2 4.6 ( pf ) (4.6) 29

Kapacity kondenzátora C 1 je 5.2 pf a hodnota kapacity kondenzátora C 2 je 35.88 pf. Kondenzátory s takými hodnotami kapacít sa nevyrábajú, preto si zvolíme hodnoty čo najbližšie k vypočítaným. Kapacitu kondenzátora C 1 si zvolíme na 5.6 pf a kapacitu kondenzátora C 2 na 33 pf. V tomto zapojení vysokofrekvenčného zosilňovača je použité nastavenie pracovného bodu tranzistora kladným napätím na Gate G2. Tento spôsob pomáha celkovej stabilizácii stupňa, nastavenie je teplotne stabilnejší a dosahuje sa aj lepšieho šumového čísla. Napätie na Gate G2 odporovým deličom R 1 a R 2 nastavene na 6 V. Čo je presne polovica napájaceho napätia. Odpory rezistorov R 1 a R 2 zvolíme na 100 kω. Drain D je zapojený na rezistor R 22 s odporom 47 Ω. Tento rezistor účinne potlačuje sklon vysokofrekvenčného zosilňovača ku kmitaniu, ale zapojením tohto rezistora sa zmenší celkové zosilnenie stupňa. Za rezistorom nasleduje paralelný rezonančný obvod. Hodnoty indukčnosti cievky L 2 a kapacity kondenzátora C 4 sa nastavia podobne ako u vstupného rezonančného obvodu. Hodnota indukčnosti cievky L 2 je 150 nh. Hodnota kapacity kondenzátora C 4 je 4.6 pf, aj tu berieme do úvahy ovplyvnenie rezonančného obvodu vnútornou kapacitou tranzistora. Spoločná kapacita tranzistora a kondenzátora C 4 je 8.6 pf. [3], [12] 4.2.2 Vstupný selektívny obvod Vstupný selektívny obvod by mal zaistiť potrebnú selektívnosť. Čiže by mal účinne utlmiť všetky signály ktoré sa nachádzajú mimo požadovaného pásma. Šírka pásma, ako sa už ukázalo vyššie, je závislá na kvalite obvodu. Keď že obvod je zaťažený pripojením ku ďalším stupňom, tým pádom šírka pásma bude väčšia ako vypočítaná. Strmosť bokov krivky je malá. Zlepšenia je možné dosiahnuť zapojením dvoch alebo viacerých obvodov za sebou, avšak za cenu zvýšenia vloženého útlmu filtrov. Väzba medzi obvodmi sa nastavuje kritická v prípade ladených obvodov (Obr. 4.3 b)) alebo mierne nadkritická u pásmových priepustí (Obr. 4.3 c)). 30

vložený útlm amplitúda amplitúda amplitúda frekvencia [MHz] frekvencia [MHz] frekvencia [MHz] a) b) c) Obr. 4.3 Porovnanie amplitudno-frekvenčnej charakteristiky selektívnych obvodov Vstupný selektívny obvod pozostáva z troch paralelných LC obvodov, ktoré sú medzi sebou spojené cez kondenzátory. Prvý LC obvod je zároveň aj výstupný LC obvod vysokofrekvenčného zosilňovača. Výstup z posledného LC obvodu musí byť impedančne prispôsobený vstupu ďalšieho stupňa - preto sa výstup vyvádza z kapacitného deliča. Na obrázku vidíme schému zapojenia selektívnych obvodov. +12V +12V Obr. 4.4 Selektívne obvody Cievky použité v obvode sú od firmy Toko s indukčnosťou L 150 nh a kvalitou 35. Vypočítané hodnoty rezonančnej kapacity sú 8.6 pf. Najbližšia hodnota kapacity vyrábaného kondenzátora je 8.2 pf. Kondenzátor C 7 ma kapacitu 8.2 pf. Vypočítajme teraz kapacíty kondenzátorov C 11 a C 10 v kapacitnom deliči. Ako bude ukázané ďalej, vstup ďalšieho 31

modulu, na ktorý sa pripája selektívny obvod, ma vstupný odpor 722 Ω a vstupnú kapacitu 3.3 pf. Potom zapojenie kondenzátorov môžeme znázorniť schémou. Obr. 4.5 Zapojenie kondenzátorov C 11, C 10 a C vst Pomer kapacít vypočítajme podľa vzorca, kde C 1 je C 11 a C 2 spoločná kapacita kondenzátorov C 10 a C vst. Kapacita kondenzátora C 11 sa rovná 14.33 pf, spoločná kapacita kondenzátorov C 10 a C vst sa rovná 21.5 pf, a kapacita C 10 sa rovná 18.2 pf. Hodnoty väzobných kapacít boli experimentálne zistené. Volili sme ich tak, aby sme dosiahli mierne nadkritickú väzbu medzi filtre a tak, aby krivka amplitúdno-frekvenčnej charakteristiky mala vhodné tvary (veľká strmosť bokov a rovná priepustná časť) a sú rovné 0.5 pf. Presným nastavením jadra cievok sa dosiahlo, že priepustná šírka pásma selektívneho obvodu sa rovnala požadovaným 4 MHz. [3], [12] 32

4.3 Centrálny modul prijímača V súčasnej dobe sa kladie veľký dôraz na to, aby konštrukcie prijímačov boli miniatúrne a to sa dá splniť vtedy, ak v konštrukcii použijeme integrovaný obvod, ktorý bude obsahovať viacero prvkov prijímača. Na trhu sú teraz dostupné integrované obvody určené pre prijímače s dvojitým zmiešavaním a obsahujú zmiešavače, oscilátory, medzifrekvenčný zosilňovač a demodulátor. Pre našu konštrukciu je vhodný integrovaný obvod od firmy Motorola MC13135. Na obrázku Obr.4.6 je vnútorná schéma obvodu a zapojenie vývodov. Obr. 4.6 Vnútorné zapojenie obvodu MC13135 Obvod MC1315 je vlastne kompletný prijímač s dvojitým zmiešavaním. Dokáže spracovať frekvencie až do 200 MHz. Požaduje nízke napájanie od 2 až po 6 V. Má spotrebu 3.5 ma. Audio výstup je nízkoimpedančný- 25 Ω. Obsahuje 2 Collpitsove oscilátory. Prvý oscilátor ma výstup pre slučku fázového závesu. 33

PIN číslo PIN Názov Popis 1 1st LO Base Vývod bázy tranzistora prvého oscilátora 2 1st LO Emitter Vývod emitera tranzistora prvého oscilátora 3 1st LO Out Výstup oscilátora pre PLL slučku 4 Vcc1 Vstup pre kladné napätie napájania obvodu 5 2nd LO Emitter Výstup emitera druhého oscilátora 6 2nd LO Base Výstup bázy druhého oscilátora 7 2nd Mixer Out Výstup z druhého zmiešavača 8 Vee Zem 9 Limiter In Vstup do Limiter 10 Decouple 1 Delič 1 11 Decouple 2 Delič 2 12 RSSI Indikátor úrovne prijímaného signálu 13 Quad Coil Vývod pre zapojenie demodulačnej cievky 14 Op Amp In + Kladný vstup operačného zosilňovača 15 Op Amp In - Záporný vstup operačného zosilňovača 16 Op Amp Out Výstup operačného zosilňovača 17 Audio Out Audio výstup z demodulátora 18 2nd Mixer In Vstup druhého zmiešavača 19 Vcc2 Vstup kladného napätia napájania obvodu 20 1st Mixer Out Výstup prvého zmiešavača 21 1st Mixer In 2 Druhy vstup prvého zmiešavača 22 1st Mixer In 1 Prvý vstup prvého zmiešavača 23 Varicap A Anóda varikapu 24 Varicap C Katóda varikapu Tab. 4.1 Funkcie vývodov obvodu MC13135 34

Parameter Typická hodnota Jednotka Napájacie napätie 2.0 až 6.0 Vdc Celkový prúd 4.0 madc Citlivosť (vstup pre 12 db SINAD) 1.0 µv Maximálna prvá medzifrekvencia 21 MHz Maximálna druhá medzifrekvencia 3.0 MHz Audio výstup 220 mv Zisk prvého zmiešavacieho stupňa 12 db Zisk druhého zmiešavacieho stupňa 13 db Výstup prvého oscilátora 100 mv Šírka pásma demodulátora 50 khz RSSI dynamický rozsah 70 db Vstupný paralelný odpor prvého zmiešavača 722 Ω Vstupná kapacita prvého zmiešavača 3.3 pf Výstupná impedancia prvého zmiešavača 330 Ω Vstupná impedancia druhého zmiešavača 4.0 kω Výstupná impedancia druhého zmiešavača 1.8 kω Výstupná impedancia demodulátora 25 Ω Tab. 4.2 Parametre obvodu MC13135 Obvod sa bude zapájať podľa doporučeného zapojenia, ktoré je uvedené v katalógovom liste obvodu. Keďže v katalógovom liste je uvedené zapojenie prijímača pre frekvenciu 46/49 MHz, musíme zmeniť hodnoty niektorých externých súčiastok, výpočet ktorých je uvedený ďalej. [11] 35

4.3.1 Prvý zmiešavač Prvý zmiešavač slúži na konverziu prijímaného signálu smerom dolu na prvý medzifrekvenčný kmitočet, na ktorom je možné zabezpečiť filtrami potrebnú šírku pásma pre vzdialenú selektivitu. Do zmiešavača vstupuje signál zo vstupných obvodov a napätím riadeného oscilátora. 10.7 MHz LCF VCO Obr. 4.7 Prvý zmiešavač a okolité obvody Ako bolo uvedené vyššie, signál zo vstupných obvodov sa nachádza v kmitočtovom pasme 137 MHz až 141 MHz. Keďže chceme aby výstup zo zmiešavača bol na frekvencii 10.7 MHz, z oscilátora do zmiešavača musíme priviesť signál s frekvenciou ktorá sa vypočíta podľa vzorca: f = f ± osc s f mf (4.7) Ako sa vypočítalo vyššie, signál z oscilátoru musí sa nachádzať v kmitočtovom pasme 126.3 MHz až 130.3 MHz. Ako sa uviedlo v tabuľke zmiešavač ma vstupný odpor 722 Ω a vstupnú kapacitu 3.3 pf. Problematika prispôsobenia výstupu vstupných obvodov k vstupu zmiešavača sme rozoberali v kapitole 4.2. Keďže aj zmiešavač aj oscilátor sú súčasťou obvodu MC13135 a sú priamo prepojené, problematikou prispôsobenia výstupu oscilátora k vstupu zmiešavača sa nebudeme zaoberať. 36

4.3.2 Napätím riadený oscilátor Obvod MC13135 obsahuje integrovaný Colpittsov oscilátor, ktorý vyžaduje zapojenie vonkajších prvkov, určujúcich režim jeho prace. Konkrétne ide o prvky, určujúce frekvenciu kmitania (v našom prípade to bude LC rezonančný obvod), kondenzátory nastavujúce spätnú väzbu a rezistor, nastavujúci pracovný bod tranzistora. Oscilátor musí byť napätím riadený, preto rezonančný LC obvod musí v sebe obsahovať varikap. Na obrázku je ukázané zapojenie Colpittsovho oscilátora. V in R3 Obr. 4.8 Zapojenie Colpittsovho oscilátora Časť oddelená prerušovanou čiarou, je súčasťou obvodu MC13135. Ako vidíme, rezistor R int je súčasťou obvodu, tak isto ako tranzistor T int a má odpor 15 kω. Keďže v katalógovom liste obvodu MC13135 nie sú uvedené parametre tranzistorov, ktoré sú súčasťou obvodu MC13135, odpor rezistora R 1 sa určí z katalógového listu obvodu MC1315 a hodnota kapacít kondenzátorov C 14 a C 15 sa určí experimentálne. Odpor rezistoru R 3 je 470 Ω. Kapacita kondenzátora C 14 je 12 pf a kapacita kondenzátora C 15 je 5.6 pf. Zvoľme si hodnotu kapacity kondenzátora C 13 a vypočítajme kapacitu kondenzátora C 12 a riadiace napätie, ktoré musíme priviesť do bodu V in, aby sme mohli prelaďovať kmitočet oscilátora v požadovanom rozsahu. Kapacitu kondenzátora C 13 zvolíme na 100p. 37

Kmitočet oscilátora určujú prvky L 1, C 12, C 13, C 14, C 15, D 1 a D 2. Kondenzátory C 13, C 14, C 15 sú zapojené do série - preto ich spoločnú kapacitu môžeme vypočítať podľa vzťahu: 1 C sp = 1 1 1 + + C C C 13 14 15 (4.8) Kapacita Csp sa rovná 3.67 pf. Indukčnosti cievky L 1 je 150 nh. Zo vzťahu určíme rezonančnú kapacitu pre krajné hodnoty frekvencie oscilátora - sú 9.95 pf až 10.57 pf. Potom spoločná kapacita kondenzátoru C 1, a varikapov D 1 a D 2 sa musí pohybovať v rozsahu 6.28 pf až 6.91 pf. Spoločnú kapacitu kondenzátoru C 12, a varikapov D 1 a D 2 môžeme vyjadriť vzťahom C sp = C 12 + 1 C D1 1 1 + C D2 (4.9) Určíme teraz kapacity C 1, D 1 a D 2. Majme na mysli, že nechceme aby riadiace napätie bolo vyššie, ako napájacie napätie, tj +5 V. Pri určovaní kapacity kondenzátora C 1 a riadiaceho napätia varikapov D 1 a D 2 použijeme graf z Prílohy 3 na ktorom je závislosť kapacity varikapa od riadiaceho napätia. V tabuľke sú uvedené kapacity kondenzátora C 1, kapacity a riadiace napätia varikapov D 1 a D 2 v závislosti od okrajových frekvencií oscilátora. [3] Frekvencia [MHz] C sp C spd C D U riad [pf] [pf] [pf] [V] 130.3 6.28 2.28 4.56 2.5 4 126.3 6.91 2.91 5.82 1.6 4 C 12 [pf] Tab. 4.3 Hodnoty kapacít kondenzátorov C sp, C spd, C D, C 12 a U riad v závislosti na frekvencii 38

4.3.3 Druhý zmiešavač a oscilátor Medzi prvým a druhým zmiešavačom sa zapája keramický filter 10.7 MHz. Výstup z filtra sa zapája na vstup druhého zmiešavača. Do druhého zmiešavača tak tiež vstupuje signál z druhého oscilátora. Druhý oscilátor je realizovaný ako Colpittsov oscilátor a musí kmitať na kmitočte f osc = f f mf 1 mf 2 (4.10) Keďže druhý medzifrekvenčný kmitočet sme zvolili na 455 khz, oscilátor musí kmitať na kmitočte 10.245 MHz. Medzi výstupom druhého zmiešavača a vstupom demodulátora je zapojený keramický filter 455 khz/30 khz. Doporučené zapojenie a hodnoty vonkajších súčiastok sú uvedené v katalógovom liste obvodu MC13135. Schematické zapojenie je znázornené na obrázku 10.7 MHz 455kHz/30kHz MFA FM DEM. QCO Obr. 4.9 Druhý zmiešavač a okolité obvody 39

4.3.4 Demodulátor Obvod MC13135 ma integrovaný Demodulátor FM. Jedná sa o tzv. kvadratúrny detektor. Na obrázku je ukázaná principiálna schéma demodulátora. MIXER R1 C1 C3 C2 L1 Obr. 4.10 Štruktúra kvadratúrneho detektora Na vstup demodulátora prichádza signál z druhého medzifrekvenčného filtra 455 khz. Na kondenzátore C1 sa uskutočňuje posuv fázy signálu o 90 o, signál je potom filtrovaný v LC rezonančnom obvode, ladenom na druhý medzifrekvenčný kmitočet, teda 455 khz. V LC obvode dochádza k posuvu fázy signálu v závislosti od frekvencie. Na obrázku sú ukázané charakteristiky amplitúdy a fázy v závislosti na frekvencii. Obr. 4.11 Amplitúdová a fázová charakteristika LC obvodu v závislosti na frekvencii 40

V zmiešavači sa priamy signál a signál spracovaný v LC obvode spočítajú. Amplitúda výsledného signálu je závislá na fázovom rozdiele dvoch signálov. Za zmiešavačom je zapojený RC filter, ktorý prepustí len kmitočty patriace do zvukového pásma. Na obrázku je ukázaná demodulačná krivka. U 17 [V] f[khz] Obr. 4.12 Demodulačná krivka demodulátora obvodu MC13135 Táto krivka bola nameraná so zapojeným LC obvodom s vysokou kvalitou. V našej konštrukcii použijeme demodulačný LC obvod od firmy Toko s indukčnosťou 0.6797 mh, kapacitou 180 pf a kvalitou 70. Ako vidíme z grafu, demodulátor dokáže spracovať signál maximálne s rozkmitom ± 4 KHz, čo je pre náš prijímač veľmi málo, pretože potrebujeme demodulovať signál s kmitočtovým zdvihom ±17 khz. To dokáže zabezpečiť LC demodulačný obvod z nižšou kvalitou. Zníženie kvality obvodu dosiahneme tak, že paralelne k obvodu pripojíme zaťažovací rezistor, ktorý kvalitu obvodu zmenší. V katalógovom liste obvodu MC13135 sa paralelne LC demodulačnému obvodu zapája rezistor s odporom 39 kω, ktorý znižuje kvalitu obvodu tak, aby demodulátor bol schopný demodulovať signály s kmitočtovým zdvihom ±25 khz. 41

Vývod číslo 17 obvodu MC13135 je zapojený na RC filter. Tento RC filter slúži na to, aby sme pustili do nasledujúceho stupňa iba signál s frekvenciou zodpovedajúcou zvukovému pásmu. R6 C22 Obr. 4.13 Výstupný filter Hodnoty odporu a kapacity musíme prepočítať pre zlomovú frekvenciu nad 2400 Hz. Zlomová frekvencia sa vypočíta podľa vzorca f 1 = 2πRC (4.11) Zvolíme odpor rezistoru R 6 1 kω a kapacitu kondenzátora C 22 47 nf. Zlomový kmitočet je potom 3386 Hz, čo je vyššie ako 2400 Hz. [7] 42

4.3.5 Zapojenie obvodu MC13135 Na obrázku môžeme vidieť celkové zapojenie obvodu MC13135. [11] Obr. 4.15 Zapojenie obvodu MC13135 4.4 Detektor 2400 Hz Moderné prijímače majú tzv. funkciu SCAN, čiže prehľadávajú kmitočtové pásmo a zastavia sa na frekvencii, na ktorej je vysielaný signál. V našom prípade môžeme dvoma spôsobmi zistiť, či je prítomný signál na vstupe prijímača. Prvý spôsobom zisťujeme, či signál na výstupe prijímača prekročí určenú úroveň. Druhým spôsobom zisťujeme, či v signále je prítomná subnosná s frekvenciou 2400 Hz. Druhý spôsob je výhodnejší, pretože 43

vylučuje zastavenie skenovania kvôli rušeniu a prítomnosti pre nás nepotrebného signálu, napr. nejakej pozemnej stanice. Pre túto funkciu potrebujeme obvod, ktorý dokáže zistiť, či na vstupe dostáva potrebnú frekvenciu a na výstupe nastaviť logickú úroveň 1. Takú funkciu má obvod NE567. Obvod NE567 je detektor frekvencie, ktorý funguje na princípe porovnania frekvencie vstupného signálu s frekvenciou interného oscilátora. Obr. 4.16 Vnútorné zapojenie obvodu NE567 Obvod NE567 dokáže rozlíšiť frekvencie v rozmedzí 0.01 Hz až 500 khz. Kontrolovaná šírka pásma je až do 14% zisťovanej frekvencie. Zapojenie obvodu je uvedené v katalógovom liste obvodu NE567. Obr. 4.17 Zapojenie obvodu NE567 44

Vypočítajme teraz hodnoty externých súčiastok. Kmitočet vnútorného oscilátora sa určuje rezistormi R 9, R 10 a kondenzátorom C 28 podľa vzorca: f = ( R 1 9 + R10 ) C 28 (4.12) Spoločný odpor rezistorov R 9 a R 10 (pre najlepšiu teplotnú stabilitu) musí byť v rozmedzí 2 kω až 20 kω. Volením odporu rezistorov R 9, R 10 a C 28 a dosadzovaním do vzorca sme vybrali hodnoty pre C 28 33 nf, pre R 9 10 kω a pre trimer R 10 10 kω. Trimer R 10 nám umožňuje presné nastavenie kmitočtu. Kondenzátor C 30 určuje šírku pásma detekcie. B = 1070 V1 fc 30 V 1 = vstupné napätie (V) C 30 = kapacita vnútorného filtra (µf) v % frekvencie f (4.13) Pri dosadzovaní rôznych hodnôt kapacít do vzorca sa zistilo že pri hodnote kapacity kondenzátora C 30 4.7 µf je šírka pásma 10 Hz, čo je prijateľná hodnota. Veľkosť kapacity kondenzátora C 29 nie je kritická. Typicky je dvojnásobkom veľkosti kapacity kondenzátora C 30. Preto veľkosť kapacity kondenzátora C 29 zvolíme na 10 µf. Hodnoty odporov rezistorov R 11 a R 12 sú uvedené v katalógovom liste obvodu NE567. Hodnota odporu rezistoru R 12 je 130 kω, hodnota odporu rezistora R 11 je 100 Ω. Keď obvod NE567 nedetekuje prítomnosť frekvencie, na ktorú je nastavený, na výstupe 8 je napätie 3.47 V. Pri detekcii frekvencie je výstup číslo 8 premostený na zem. [12] 45

4.5 Fázový záves. Na vysokých frekvenciách u oscilátorov vzniká problém frekvenčnej nestability. Tento problém je väčší u oscilátorov, ktoré sú laditeľné, pretože u laditeľných oscilátorov sa používajú LC obvody na určovanie kmitočtu oscilátora a nie kryštály. Problém sa dá vyriešiť tak, že oscilátor spravíme ladený napätím a zavedieme slučku fázového závesu PLL. Obr. 4.18 Bloková schéma fázového závesu Princíp fázového závesu spočíva v porovnaní frekvencie oscilátora s frekvenciou referenčného oscilátora. Kmitočet oscilátora prechádza cez programovateľnú deličku. Účelom tejto deličky je vydeliť kmitočet oscilátora deliacim pomerom N tak, aby vznikol kmitočet porovnateľný s kmitočtom referenčného oscilátora. Obe dve frekvencie sa porovnávajú vo fázovom komparátore. Na výstupe fázového komparátora je napätie úmerné veľkosti fázového posuvu medzi dvoma frekvenciami. Toto napätie sa privádza do napätím riadeného oscilátora, čo má za následok, že oscilátor sa prelaďuje tak, aby fázový posuv medzi jeho frekvenciou a frekvenciou referenčného oscilátora bol nulový. 46

Ako fázový záves použijeme obvod SAA1057. Obr. 4.19 Vnútorné zapojenie obvodu SAA1057 Parameter Typická hodnota Jednotka Napájacie napätie 3.6 až 12 V Ladiace napätie Až 30 V Vstupná frekvencia (FFM) 70 až 120 MHz Ladiaci krok (FM) 10, 12.5 khz Frekvencia interného oscilátora 4 MHz Vstupné napätie LOW (DATA, CLB, DLEN) 0 až 0.8 V Vstupné napätie HIGH (DATA,CLB, DLEN) 2.4 až napájacie napätie V Vstupné napätie FFM 10 až 500 mv Tab. 4.4 Parametre obvodu SAA1057 Maximálna frekvencia napätím riadeného oscilátora je 130.3 MHz, čo je o 10.3 MHz viac, ako maximálna vstupná frekvencia pre obvod SAA1057. Avšak v praxi sa zistilo, že obvod SAA1057 je schopný pracovať so vstupnou frekvenciou až 150 MHz. Doporučené zapojenie obvodu je uvedené v katalógovom liste a nie je treba vypočítavať hodnoty žiadnych vonkajších súčiastok. 47

Obr. 4.20 Zapojenie obvodu SAA1057 Do vývodu číslo 8 sa privádza signál z oscilátoru. Vývod 6 je výstup ladiaceho napätia pre napätím-riadený oscilátor. Výstupy 12, 13, 14 sa volajú DATA, DLEN, CLB a slúžia ako vstup pre ovládanie obvodu SAA 1057. Vstup DLEN slúži na uvedenie obvodu do stavu príjmu informácií. Do vstupu CLB sa privádzajú synchronizačné impulzy. Do vstupu DATA sa privádzajú informácie potrebné na nastavenie deliaceho pomeru a iných parametrov obvodu. Na obrázku môžeme vidieť štruktúru signálov, privádzaných na jednotlivé vstupy. 48

Obr. 4.21 Štruktúra ovládacích signálov pre obvod SAA1057 Na obrázku sú označené časy, ktoré treba dodržať. Minimálne časy môžeme vidieť v Prílohe 4. Nastavovanie parametrov obvodu sa uskutočňuje 16-bitovými slovami A a B, ktoré sa posielajú cez vstup DATA. Štruktúru slov môžeme vidieť na obrázku. Obr. 4.22 Štruktúra dátových slov A a B Slovo A slúži na nastavovanie deliaceho pomeru, začína sa stavom 0 a obsahuje binárne kódované číslo, ktoré zodpovedá desatine frekvencie v khz, ktorú chceme nastaviť na napätím-riadenom oscilátore. Slovo B slúži na nastavovanie parametrov práce obvodu SAA1057, začína sa stavom 1. 49

FM REFH CP3 CP2 CP1 CP0 SB2 SLA PDM1 PDM0 BRM T3 T2 T1 T0 Výber funkcie obvodu AM/FM 1 =FM 0 =AM Ladiaci krok 1 =1.25 khz 0 =1 khz pre AM a 1 =12.5 khz 0 =10 khz pre FM Kontrolné bity pre programovateľný prúdový zosilňovač CP3 CP2 CP1 CP0 symbol Hodnota P1 0 0 0 0 G P1 0.023 P2 0 0 0 1 G P2 0.07 P3 0 0 1 1 G P3 0.23 P4 0 1 1 0 G P4 0.7 P5 1 1 1 0 G P5 2.3 Zapína posledných 8 bitov v slove B 1 =zapnuté 0 =vypnuté (posledných 8 bitov automaticky nastavených na 0 ) Ladiaci mód 1 =synchrónny (sa používa pri ladení po krokoch) 0 =asynchrónny (sa používa pri preladení o hodnotu väčšiu ako 1 krok) Mód fázového detektora PDM1 PDM0 Fázový detektor 0 X Automatické zap./vyp. 1 0 Zap. 1 1 Vyp. Bit módu prijímacej zbernice. V tomto móde sa zbernica vypne automaticky po ukončení prenosu dát 1 = prepínateľná 0 = stále zapnutá Výstup na testovacom vývode (vývod 18) T3 T2 T1 T0 Test (vývod 18) 0 0 0 0 1 0 1 0 0 Referenčná frekvencia 0 0 0 1 Výstup programovateľnej deličky 0 1 0 1 Detektor zavesenia slučky 0 = nezavesená 1 = zavesená Tab. 4.5 Nastavenia riadiaceho slova B 50

Pre náš účel použijeme nastavenie slova B: FM: 1 pracujeme s frekvenciou nad 70 MHz REFH: 0 prelaďovací krok volíme na 10 khz CP3, CP2, CP1, CP0: zistíme experimentálne SB2: 1 potrebujeme využiť aj nastavenia, ktoré sa nastavujú ďalšími 8 bitmi SLA: nastavíme podľa režimu ovládacieho programu PDM1, PDM0: nastavíme kombináciu 00 alebo 01, čím fázový detektor nastavíme na automatický režim BRM: 0 nastavíme zbernicu tak, aby bola stále pripravená na príjem dát T3, T2, T1, T0: nastavíme počas testovania a nastavovania prijímača podľa toho, čo budeme potrebovať merať počas nastavovania. [8] 4.6 Riadiaci modul Tento typ prijímača má pracovať s počítačom. Pri použití bez počítača stráca svoj význam, pretože na počítači sa nachádza detekovací program pre APT signál. Preto pre ďalšie zjednodušenie a zníženie ceny konštrukcie riadiaci program nebude umiestnený v mikrokontroléri a informácie o nastavenom kmitočte sa nebudú zobrazovať na LCD displeji, ale tieto funkcie sa budú vykonávať na počítači. Obvod SAA1057 sa dá riadiť priamo z počítača cez sériový port. Problém však je v tom, že moderné počítače tento port už nemajú a ako náhradu namiesto neho používajú port USB, ktorý ma veľa výhod, avšak pre náš prípad nie je priame pripojenie obvodu fázového závesu SAA1057 s počítačom cez USB možný. Východiskom je do konštrukcie prijímača zabudovať prevodník USB/RS232 a v programe použiť špeciálne inštrukcie na ovládanie tohto prevodníku. Na trhu je dostupný obvod FT232BM(BL), ktorý je vytvorený špeciálne pre prevodníky USB/RS232. Vnútorné zapojenie obvodu je na obrázku. 51

Obr. 4.23 Vnútorné zapojenie obvodu FT232BM Parameter Hodnota Hodnota typ. Hodnota max. Jednotka min Napájacie napätie 4.35 5.0 5.25 V Výstupné napätie HIGH 3.2 4.1 4.9 V Výstupné napätie LOW 0.3 0.4 0.6 V Vstupné prahové napätie 1.3 1.6 1.9 V Tab. 4.6 Parametre obvodu FT232BM Zapojenie obvodu je uvedené v katalógovom liste obvodu FT232BM. Zapojenie obvodu FT232BM je ukázané na obrázku. Ako je vidieť, vstup obvodu sa zapája na USB port počítača. Výstup z obvodu je port RS232 (sériový), obsahuje 4 vstupy a 4 výstupy. Pre náš účel stačí, ak použijeme 3 výstupy na riadenie fázového závesu (DATA, CLB, DLEN) a jeden vstup na zistenie stavu na detektore frekvencie 2400 Hz. Ako vidíme z tabuľky, výstupné napätia obvodu FT232 neprekračujú medze požadovaných vstupných napätí obvodu SAA1057, preto nepotrebujeme prispôsobovacie obvody. Vstupy obvodu FT232BM reagujú na premostenie na zem. Ako bolo popísané vyššie, detektor frekvencie 2400 Hz pri 52

detekcii frekvencie prepojí výstup na zem. Preto výstup z detektoru frekvencie 2400 Hz môžeme zapojiť priamo na vstup obvodu FT232BM. Obr. 4.24 Zapojenie obvodu FT232BM Na obvod FT232BM je zapojený aj obvod 93LC46B, čo je vlastne pamäť EEPROM. Slúži na uschovanie informácii o zariadení. Ak je pri prvom zapojení konštrukcie nutné obvod naprogramovať (zapísať do neho údaje o zariadení, výrobcovi a type USB zariadenia), na naprogramovanie môžeme použiť program, ktorý je prílohou ku [5]. [5] 53

4.7 Celková schéma prijímača Po návrhu, analýze a vypočítaní hodnôt súčiastok a parametrov jednotlivých blokov prijímača, môžeme zostaviť celkovú schému prijímača. R22 Obr. 4.25 Celková schéma prijímača V prílohe C (obr. 1-4) sú uvedené obrázky dosák plošných spojov a v prílohe D zoznamy jednotlivých súčiastok. 54

5 PROGRAMOVÉ VYBAVENIE 5.1 Ovládací program Tento prijímač vyžaduje softvér ku tomu, aby mohol fungovať. Úlohou softvéru je riadiť fázový záves, čiže presné nastavenie frekvencie, ktorú ma prijímač prijímať. Ďalej bude popísaná štruktúra jednej z viacerých možných variant softvéru. Na obrázku môžeme vidieť blokový diagram programu na ovládanie fázového závesu. ON TL. 137.1 MHz TL. 137.5 MHz TL. 137.65 MHz TL. SCAN 137.1 MHz 137.5 MHz 137.62 MHz SCAN 137.1 MHz 2400 Hz? ANO NIE 137.5 MHz 2400 Hz? ANO NIE 137.62 MHz 2400 Hz? ANO NIE Obr. 5.1 Štruktúra ovládacieho programu Pri spustení programu v hlavnom okne programu sa objavia štyri tlačítka s nadpismi SCAN, 137.1 MHz, 137.5 MHz, 137.62 MHz. Každé tlačítko spúšťa určitú procedúru. Pri stlačení tlačítka SCAN sa spustí procedúra skenovania. Prebieha tak, že pre fázový 55

záves sa vyšle inštrukcia na nastavenie prijímacej frekvencie na 137.1 MHz. Potom program zisťuje, či na vstupe dostáva logickú 1, čiže či prijímač dostáva signál od satelitu. Program nepokračuje ďalej, pokiaľ nedostane na vstupe logickú 0. Keď na vstupe bude logická 0 tak program pokračuje s nastavovaním frekvencie na 137.5 MHz a tiež sa potom overuje, či sa prijíma signál zo satelitu. Po treťom nastavení frekvencie na 137.62 MHz sa program vracia na začiatok slučky skenovania. Tlačítka s nadpismi 137.1 MHz, 137.5 MHz, 137.62 MHz nastavujú frekvencie na hodnoty zodpovedajúce nadpisom. Tento program je pre našu potrebu prijímať signály zo satelitov NOAA postačujúci. Tento program sa dá upraviť tak, aby sa dal prelaďovať po krokoch 10 khz. To má výhodu, ak by sa používal konvertor na príjem signálov z iných satelitov, pre naše využitie prelaďovanie po krokoch nie je potrebné. 56

5.2 Dekódovací program Na dekódovanie signálov APT a zobrazenie obrázkov existuje niekoľko programov. My sme vybrali program JvComm32. JwComm32 je program určený na detekciu rôznych formátov ako Fax, SSTV a RTTY. Na obrázku sú ukázané okná programu JvComm32. Obr. 5.2 Hlavné okná programu JvComm32 Program vyžaduje prívod demodulovaného signálu zo satelitu na vstup Audio Line In počítača. Program čaká, pokiaľ v signále zaregistruje prítomnosť subnosnej o kmitočte 2400 Hz a potom začína vykresľovať obrázok po riadkoch. Pred príjmom treba nastaviť parametre príjmu - typ modulácie (v našom prípade je to Fax) a typ satelitu (NOAA). Po príjme obrázku sa dá tento upraviť, napríklad odstrániť pôsobenie špatného načasovania príjmu (čo 57

sa prejavuje ako posunutie obrázku do strán) alebo zlého príjmu synchronizácie (čo sa prejavuje ako zošikmenie obrázku). Tak isto sa dá upraviť jas a kontrast obrázku a tiež je možné zafarbiť obrázok. Zafarbenie obrázku pomáha lepšie rozlíšiť pevninu, vodné plochy a oblačnosť. Obr. 5.3 Porovnanie originálu prijatého a zafarbeného obrázku 58

ZÁVER Navrhnutý prijímač je možné uplatniť vo viacerých oblastiach. Kvôli svojej jednoduchosti a nízkej cene môže slúžiť na školách s elektrotechnickým alebo iným zameraním, kde je potrebné mať názornú ukážku, ako vyzerá oblačnosť z vesmíru. Tak isto sa toto zariadenie môže uplatniť v domácich a poloprofesionálnych meteo-staniciach. S drobnými úpravami programu a pridaným konvertorom je možné prijímať aj signály z geostacionárnych satelitov. Pri poskladaní obrázkov prijatých zo satelitu z rôznych dní, ale toho istého miesta orbitálnej dráhy do animácie, môžeme vidieť ako sa časom mení oblačnosť a môžeme predpovedať ďalší vývoj počasia. Myslíme si, že príjem obrázkov z meteo-satelitov sa môže stať zaujímavým koníčkom a niektorých zaujme natoľko, že budú chcieť postaviť zložitejšie zariadenie na príjem HRPT obrázkov, ktoré sa používa v profesionálnej praxi. 59

ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY: [1] HAJOŠ Z.: Frekvenčná modulácia.1. vyd. Bratislava:ALFA,1978, s. 58-62 [2] DANEŠ J.A KOLEKTIV: Amatérská radiotechnika a elektronika 2. 1 vyd. Praha: Naše vojsko, 1986, s. 247-251, 263-268 [3] DANEŠ J.A KOLEKTIV: Amatérská radiotechnika a elektronika 3. 1 vyd. Praha: Naše vojsko, 1986, s. 68-78, 81-91, 110-125, 130-134 [4] DOBOŠ, Ľ. DÚHA, J. MARCHEVSKÝ, S. WIESER, V.: Mobilné rádiové siete. 1. vyd. Žilina: Žilinská univerzita, 2002, s. 247-256, ISBN 80-7100-936-9 [5] MATOUŠEK, D.: Udělejte si z PC v Delphi... 1. vyd. Praha: BEN, 2003, s. 130-132, ISBN 80-7300-111-X [6] http://www2.ncdc.noaa.gov/docs/klm/html/c4/sec4-2.htm [7] http://hem.passagen.se/communication/quadcoil.html [8] http://www.irational.org/sic/radio/tech.html#phase [9] http://noaasis.noaa.gov/noaasis/ml/status.html [10] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/relativ/reldop2.html [11] Praktická elektronika a radio 8/99. vyd. Praha: AMARO spol. s.r.o., s.9-11 [12] Praktická elektronika a radio 10/02. vyd. Praha: AMARO spol. s.r.o., s.7-12

ČESTNÉ VYHLÁSENIE Vyhlasujem, že som zadanú diplomovú prácu vypracoval samostatne, pod odborným vedením vedúceho diplomovej práce Doc. Ing. Rudolfa Hronca, PhD. a používal som len literatúru uvedenú v práci. Súhlasím so zapožičiavaním diplomovej práce. V Žiline dňa 19.05.05... podpis diplomanta

Poďakovanie Chcel by som predovšetkým poďakovať Bohu, za Jeho milosť, že som mohol dokončiť túto prácu. Ďakujem vedúcemu svojej diplomovej práce Doc. Ing. Rudolfovi Hroncovi, PhD. za jeho cenné rady pri vypracovaní tejto diplomovej práce. Taktiež ďakujem Ing. Miroslavovi Golovi za cenné rady a pomoc v zháňaní súčiastok. Ďakujem Ing. Branislavovi Kišovi za praktickú pomoc pri nastavovaní prijímača.

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií DIPLOMOVÁ PRÁCA PRÍLOHOVÁ ČASŤ 2006 Maxim MIZOV

4000,00 3500,00 3000,00 2500,00 2000,00 1500,00 1000,00 500,00 0,00 0 5 10 15 20 25 30 Graf. 1 Závislosť vzdialenosti satelitu voči pozemnej stanici od uhlu α 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0 5 10 15 20 25 30 Graf. 2 Závislosť rýchlosti satelitu voči pozemnej stanice od uhlu α 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 5 10 15 20 25 30 Graf. 3 Závislosť frekvenčného posuvu od uhlu α Príloha 1 Grafy Dopplerovho javu

L[µH] 100 70 50 30 20 C [pf] 1000 700 500 300 200 10 7 5 3 2 100 70 50 30 20 1 0.7 0.5 0.3 0.2 10 7 5 3 2 0.1 1 10 20 30 50 70 100 200 300 500 700 1k 2k 5k 10k X L : 120MHz 137MHz 140MHz X C : 120MHz 137MHz 140MHz X L,X C [Ω] Príloha 2 Grafy závislosti impedancie X L a X C od kapacity a indukčnosti

Príloha 3 Graf závislosti kapacity varikapu BB833 od riadiaceho napätia

Príloha 4 Tabuľka doporučených časov pre dátové slová obvodu SAA1057

a) b) Príloha 5 Plošný spoj- spodná strana a rozmiestnenie súčiastok

a) b) Príloha 6 Plošný spoj- horná strana a rozmiestnenie súčiastok