Cursul 2SISTEM DE RADIOCOMUNICATII

TV TV TV TV TV TV TV

Cuprins1.1. Structura sistemului de radiocomunicatii

unidirectional1.2. Funcţii ale elementelor sistemelor de

radiocomunicaţii1.3. Reglementări privind sistemele de

radiocomunicatii (Indici de calitate pt. E si pt. R)

Schema unei legături de radiodifuziune

ReceptorEmiţător

Mediul de propagare

3

1 2

4

5 6

Unde radio

1.1. Structura unui sistem de radio comunicatii

Ne reamintim !

1.1. Structura unui sistem de rd.com. unidirectional

Schema bloc a unui sistem de radiocomunicaţii(functii instalatii de Emisie si de Receptie)

Ø Instalatia de emisieØ Instalatia de receptie

Tipul de informatie procesata:- Audio (20Hz – 20kHz)- Video (5MHz – 30MHz – 50MHz)

Formatul informatiei- Analogic- Digital

1.2 . Functii ale elementelor sistemelor de 1.2 . Functii ale elementelor sistemelor de radiocomunicatii

Schema electrica a unui radioreceptor cu MA realizat cu CI specializate

TCA-440

FILTRUPIEZO

TCA 160

+9V

1.3. Reglementări privind sistemele de radiocomuncatii

A) Reglementari pentru emitatoare:• Frecventa de emisie - fe -• Puterea de emisie - Pe -• Banda ocupata – Bo -• Raportul Semnal / Zgomot – RSZ -

Nivelul câmpului de radiofrecvenţă este exprimat:• dBμV/m (pentru intensitatea câmpului EM – E -);•dBmW (pentru putere - P -),folosind notaţiile dBμV respectiv dBm [ABE99].

A 1.2 = Tabelul de echivalenţă dBm, W, dBμV, V

Exprimarea în dB este rezultatul unei măsurări având oreferință pentru diferite niveluri absolute.

Ex. : dBmW este o măsurare raportată la 1mW referință; dW este o masurare raportata la 1W referinta;

Pentru: 0dBm se deduce din formulă o putere de 1mW, iarpt. -10dBm => P=0,1mW

• Se pot face si exprimări în niveluri relative, situație în care se pot utiliza relațiile:

DE ȘTIUT !

Exemplificari: Autoritatea Naţională pentru Administrare şi Reglementare în Comunicaţii

Decizia nr. 1722/2011 privind frecvenţele radio ori benzile de frecvenţe radio exceptate de la regimul de licenţiere.

Radiocomunicaţii în "banda civică" CB (Citizen's Band); λ=10m

Ø26 960-27 410 kHz (Modulaţie defrecvenţă - F3E)Ø26 960-27 410 kHz (Modulaţie deamplitudine - A3E sau J3E)

Radiocomunicaţii în banda de 446-446,1 MHz (PMR 446) - (Private Mobile Radio)

446,0-446,1 MHz - cele Analog si Pe <500mW446,1 -446,2 MHz - cele Digitale si Pe <500mW

Statii:-Portabile <4W-Mobile >4W--fixe la 220V

6 765 - 6 795 kHz13 553 - 13 567 kHz26 957-27 283 kHz40,660-40,700 MHz138,20-138,45 MHz433,050-434,040 MHz434,040-434,790 MHz863,000-865,000 MHz865,000-868,000 MHz868,000-868,600 MHz

ANCOM - Frecvente libere

Dispozitive radio cu rază mică de acţiune (SRD-uri) nespecifice868,700 - 869,200 MHz869,400 - 869,650 MHz869,700-870,000 MHz2 400-2 483,5 MHz5 725-5 875 MHz24,00-24,15 GHz24,15-24,25 GHz61,0-61,5 GHz122-123 GHz244-246 GHz

Banda 430-438MHz=partajata; 433,9MHz =module RX si TX comerciale

Mouse Wireless: (2,402 – 2,480)GHz; 16 channels cu B=3MHz

SRD =Echipam.cu Pe<2W

Aplicaţii audio pe suport radio863-865 MHz

864,8-865 MHz1795-1800 MHz87,5-108 MHz

Alte frecvenţe radio exceptate de la regimul de licenţiere

De stiut !Serviciul de radioamator, se desfasoara pe frecvente

raspanditeIn intreg spectrul de radiofrecventa

A) Reglementari pentru receptoarele de radiocomunicatii

(indici de calitate)Ø sensibilitateaØ selectivitateaØ stabilitateaØ fidelitateaØdistorsiunile de neliniaritateØdiafonia si egalitatea stereofonicaØ calitatea imaginii receptionateØ rezolutia imaginiiØ puterea de iesire

• Puterea nominala (Pn),

ØSensibilitatea = reprezinta capacitatea receptorului de a asigura o auditie satisfacatoare pentru semnale din antena de valoare minima. Sensibilitatea depinde, în mare parte, de valoarea amplificarii totale a receptorului.

a) sensibilitatea limitata de amplificare este egala cu nivelul minim al semnalului de radiofrecventa –RF- de intrare necesar pentru a produce la iesireputerea standard Ps.

( )20

int Re

10cA

iesA

UUS =

SSies RPU =

Ps este stabilita prin reglementari in functie de clasa receptoruluiu

Clase de Radioreceptoarelor in functie de parametrii caracteristici: Pn, Ps și Sensibilitate

Clasa Pn [w] Sensibilitatea Puterea standard

I 5 - 10 50 µV 500 mW

II 2 - 4 100 µV 50 mW

III 0,5 – 1,5 200 µV 5 mWIV < 0,5 500 µV 1 mW

b) sensibilitatea limitata de zgomot este egala cu nivelul minim al semnalului de RF de la intrare pentru a produce la iesire un

RSZ = 20dB/MA; 26dB/MF

c) sensibilitatea limitata maxim îmbina celedoua cerinte de sensibilitate

N.B.Procedura de stabilire/determinare a

parametrilor este reglementata de organismele internationale in domeniu.

ØSelectivitatea = proprietatea de a separa semnalul util din domeniul de frecvente de la antena. Este exprimata prin:

a) Atenuarea canalului adiacent aCA (> 30dB)

Ex.: Valori standardizate: >30dB/MA; >36dB/MF

b) Rejectia semnalului pe frecventa intermediara afi

=

)()(

lg20][int

int

s

CACA fU

fUdBa

)()(

lg20=intint

si

fi fUfU

a

Alti Indici de calitate ai radioreceptoarelor

ØStabilitatea – eficacitatea RAAØPuterea de iesire: Pn , - [RMS]

mai sunt si PMPO, MIOP -> IEC nr. 268 –3 / 1983 pentrucare explicam:

Interval de măsură

Umax

U

t

U

Umax

tInterval de măsură

a) semnal sinusoidal b) semnal muzical

Alti Indici de calitate ai radioreceptoarelor

ØDistorsiunile de neliniaritate (distorsiuni armonice)

ØFidelitatea22

322

21

223

22

....

....

N

N

UUUU

UUU

++++

+++=δ

Caracteristica de fidelitate a receptoarelor radio

0 fmin fmax f

A

Amax0,707

Frecvenţe medii

Frecvenţe înalte

Frecvenţe joase

odB

3dB

[ ] ∑ ++++==i

AAFDAFIEAARFic AAAAAAdBARe

dBA c 7015545510Re =+−++=

Calitatea imaginiiQ

Deteriorarea imaginii de către zgomot

5 Excelentă 5 Imperceptibil4 Bună 4 Perceptibil dar

nesupărător3 Acceptabilă 3 Puţin supărător2 Săracă 2 Supărător1 Rea 1 Foarte supărător

Ø Calitate imaginilor receptionate (Q) - depinde de rezolutie si de existenta zgomotelor.

Reglementările ITU – R BT.654 pt. Q in functie de zgomot

Variaţia calităţii imaginii (Q) în cazul transmisiilor analogice şi a celor digitale

0 -70 -80 -90 Pint[dmW]

Q

5

analogic

digital

Rezolutii de imagine in functie de format:vFormat standard: 720x565vFormat HD Ready: 1366 x 768vFormat HD: 1920 x 1080vFormat 4K, UHD: 3840 x 2160vFormat 8k, SHD: 7680 x 4320 vFormate 16K, 15360 × 4320 sau x 7680 pt

raport de aspect = 2/1(18: 9) si cu o rezolutie de 118 megapixeli.

Ø Finetea imaginilor receptionateEste un parametru de calitate a imaginii si depinde de rezolutiaimaginii - de numarul de pixeli dintr-un cadru de imagine pe H si V.

Resursa aditionala:

• Radioreceptoare• Receptia stereofonica• Variante de radioreceptoare

[1] George Nicolae, Ecaterina Liliana Miron,TELEVIZIUNE. Analog, digital, înaltă definiție și3D, Editura A.F.A. „Henri Coandă”, Brasov, 2016.ISBN 978-606-8356-44-0, 319 pagini.

[2] Nicolae G., Oltean I., Radiocomunicaţii. Bazelecomunicaţiilor prin radio şi televiziune, vol.I,Universitatea Transilvania, Braşov

[3] Nicolau E., Manualul inginerului electronist.Radiotehnica, vol.II, Editura Tehnică,Bucureşti,1987

Bibliografie

După tipul elementelor active folosite:1. Radioreceptoare realizate cu tuburi electronice2. Radioreceptoare realizate cu tranzistoare3. Radioreceptoare realizate cu circuite integrate4. Module transmitatoare (E si R) –

monocip (uP) – pt date numerice

23

1

2

3

1. Radioreceptoare. Tipuri

Cel mai simplu radioreceptor !

Ca

D

A

a) cu detecţie (fără acord) b) cu detecţie şi circuit de acord

Scheme de receptoare cu simplă detecţie

A

C Ca

4,7nF 4kΩ

D EFD108

L Cv

90-

300sp 500pF

2. Radioreceptoare superheterodina

Schema bloc a receptorului radio superheterodină stereofonic pentru semnale MA – MF

A

UCAF

fs

fiMA

URAA

A

CI-MA

ARF-MA

AFI-MF

EA-MA

AFI-MF

AFI-MA

D -MF

D -MA

RAA

AAF -D-

Decodorstereo

AAF -S-

fi-MF =fosc – fs

Bloc de UUSCIMF

EA-MF MF

OL-MF

CAF

fi = 455 kHz

fi = 10,8 MHz

OL-MA

Ex: pt MA fimag= fs + 910 kHz ; pt. MF fimag= fs + 21MHzCA - 3189, βM - 3189, LM -1865, LM -1965.; TDA 7000

fimag= fs + 2 x fi

fi = 455kHz / MA ; fi = 10,5MHz / MF

fi = fh - fs ; fh ≡ fosc

Radio cu TBA-570A – performanteØ puterea de iesire > 4W, cu distorsiuni maxime de 10%;Ø game: UM 515 kHz ÷ 1.605 kHz

US 5,8 MHz ÷ 7,43 MHzUUS 87,5 MHz ÷ 108 MHz

Ø sensibilitate: UL >120μVUM >50 μVUUS >5 μV

Ø selectivitatea: UL, UM 40 dBUUS 32 dB

Ø raportul semnal/zgomot 45 dBØ banda de frecventa 80 Hz ÷ 10.000 Hz

Schema bloc a receptorului radio echipat cu circuitul integrat TDA 7010

fs ± ∆f

Intrare de RF

Retea RC

A1

A2

DemodulatorMF

Mixer

LCv

10n

OCTDV DV

fh = fs - fi ∆fh ± ∆f

fi

U = f(± ∆f)

Iesire audio pentru AAF

AFI trece bandăf0=70kHz

CI

AAF

•sensibilitatea la 3 dB sub limitare: 1,5µV•raportul semnal zgomot: 60 dB•selectivitatea la ±300 kHz; 40 dB•distorsiuni pentru ∆f= ±22,5 kHz; 0.7%;•banda audio: 10 kHz•tensiunea audio disponibila: 75mV (∆f= ±22,5 kHz).

Standardul CCIR -1965/1966codare stereofonica cu frecventa pilot (=sistem multiplex)

3. Receptia stereofonicaStereofonia – auditie binaurala= Perspectiva sonoră este determinată de trei elemente specifice:

1. Unghiul de ascultare2. Rezoluţia stereofonică3. Atmosfera acustică

fs

Caracteristica de frecvenţă a semnalului multiplex stereofonic

( ) ( ) ( ) ( )tPtStMtS MS ++= *

Semnalul stereofonic

P(t) = 19 kHzfrecventa Pilot

S’(t) = Sem. Auxiliar StereoM(t) = A(t) + B(t)

S’(t) = A(t) – B(t)

P(t) = 19 kHz

4. Receptoarele radio cu prelucrari numericeFacilitati: afisarea numerica a postului, OCT, Sinteza

de frecventa, acord automat, procesari semnale,..

Fig. 1.7 Schema bloc a circuitului de afişare numerică a postului

Q

Mixer

Oscilator

local

Frecvenţmetrudigitalf0 – fi

Afişaj

numericf0

f0

fs fi

Cv

Oscilator local cu sintetizată de frecvenţa

fq

f0

Q

MixerSchimbător de

frecvenţă

Oscilator

local Comarator defază

Divizor de frecvenţă

f0/N

fs = frecvenţă semnal recepţionată

f0 = frecvenţă oscilator local

fi = frecvenţă intermediară

fref = frecvenţă de referinţă

fq = frecvenţă oscilator cu cuarţ

Divizor programabil

fsfi

f0 fref

N

Oscilator

cu cuarţ

R

VD

VD

CDV

AfişajComenzi

Microcontroler

UCPROM RAM

Porturi I/O

A

Osc. este intr-o bucla de fază închisă PLL (Phase Locked Loop)

fref = 50 kHz sau 10 kHz

=

NffV refD

0-

Pentru VD = 0 => reffNf ⋅=0

Receptorul radio digital

Schema structurală a radioreceptorului cu prelucrare digitală

Tuner cu prelucrare numerică CAN DSP

CNAAAF

stereoDecodor

stereoD

CIRCUITE PENTRU ALIMENTARE, COMANDĂ, CONTROL ŞI AFIŞARE

Canal S

Canal D

DSP- Digital Signal ProcessingSchema bloc a procesului de prelucrare digitală a semnalelor audio

Semnalaudio

analogic

5VVIN

Intrare semnal audio digital

Circuit de reacţie

Condiţionare semnal

CAD

DSPTMS320C241

SPI

VDO RESET

CDA

CAD10biti

Amplificator de putere

COMANDĂ şi CONTROL

TMS320C241 dedicat prelucrării semnalelor audio nu numai în radioreceptoare dar şi în diverse instalaţiile audio (sonorizări, receptoare TV

Echi

vale

nţe

într

e va

loril

e ex

prim

ate

în d

Bm, W

, dBμ

V, V

Echi

vale

nţe

într

e va

loril

e ex

prim

ate

în d

Bm, W

, dBμ

V, V

dBm Putere dBμV Tensiuneapt. Ri=50 Ω

**Tensiuneapt. Ri=75 Ω

- 100 0,1 pW 7 2,2 μV 2,64 μV- 90 1 pW 17 7 μV 8,4 μV- 80 10 pW 27 22 μV 26,4 μV- 70 100 pW 37 70 μV 84 μV- 60 1 nW 47 220 μV 264 μV- 50 10 nW 57 700 μV 840 μV- 47 20 nW 60 1 mV 1,2 mV- 40 100 nW 67 2,2 mV 2,64 mV- 30 1 μW 77 7 mV 8,4 mV- 20 10 μW 87 22 mV 26,4 mV- 10 100 μW 97 70 mV 84 mV

0 1 mW 107 220 mV 264 mV10 10 mW 117 700 mV 840 mV20 100 mW 127 2,2 V 2,64 V30 1 W 137 7 V 8,4 V40 10 W 147 22 V 26,4 V50 100 W 157 70 V 84 V60 1 kW 167 220 V 264 V70 10 kW 177 700 V 840 V80 100 kW 187 2,2 kV 2,64 kV90 1 MW 197 7 kV 8,4 kV

Bibliografie

[1] Nicolau E., Manualul ingineruluielectronist. Radiotehnica, vol.II, EdituraTehnică, Bucureşti,1987

[2] Nicolae G., Oltean I., Radiocomunicaţii.Bazele comunicaţiilor prin radio şiteleviziune, vol.I, Universitatea Transilvania,Braşov, 2000

[3] Mitrofan, Gh., Introducere în televiziune.Editura Teora, Bucureşti, 1993

Bibliografie