Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Mikrohullámú antenna -1- Tartalomjegyzékautomatikus beállítása
Szakdolgozat
Mikrohullámú antenna automatikus beállítása
Mikrohullámú antenna -2- Tartalomjegyzékautomatikus beállítása
Tartalomjegyzék
Tartalomjegyzék...................................................................................................................2
Bevezetés...............................................................................................................................4
1. Mikrohullám terjedés általános áttekintése...................................................................6
1.1 Mikrohullámok használatát szabályozó szervezetek....................................................8
1.1.1 ITU........................................................................................................................8
1.1.2 NHH......................................................................................................................8
1.2. Mikrohullámok továbbítása során fellépő jelenségek.................................................9
1.2.1. Szabadtéri csillapítás............................................................................................9
1.2.2. A jel útjában lévő tárgyak hatása.......................................................................10
1.2.2.1 Fresnel-zónák...............................................................................................11
1.2.2.2 Reflexió, talajreflexió...................................................................................13
1.2.3. Atmoszférikus gázok és az átviteli közeg hatásai..............................................14
1.2.3.1 Abszorpció...................................................................................................15
1.2.3.2. Szóródási veszteség.....................................................................................16
1.2.3.3. Refrakció.....................................................................................................17
1.3. Mikrohullámú összeköttetések..................................................................................18
1.3.1. Átjátszó állomások.............................................................................................18
1.3.2. Diverziti technika...............................................................................................19
1.4. Mikrohullámú összeköttetéseknél használ antennák................................................20
2. Automatikus antenna beállító berendezés felépítése..................................................23
2.1. Az antenna automatikus beállításának menete..........................................................23
2.1.1. Az antenna beállító berendezés főbb tulajdonságai...........................................24
2.2. Az adó egység...........................................................................................................25
2.2.1. Az oszcillátor.....................................................................................................25
2.2.2. Kimeneti illesztés, teljesítményerősítés.............................................................26
2.2.3. Tápfeszültség biztosítása....................................................................................27
2.2.4. Mechanikai kivitelezés.......................................................................................27
2.2.5. Beállítás, bemérés..............................................................................................27
2.3. A vevőegység............................................................................................................29
2.3.1. Bemeneti fokozat...............................................................................................29
2.3.2. Oszcillátor..........................................................................................................30
2.3.3. Keverő fokozat...................................................................................................30
Mikrohullámú antenna -3- Tartalomjegyzékautomatikus beállítása
2.3.4. Egyenirányító és A/D átalakító..........................................................................31
2.3.5. Kimeneti egységek.............................................................................................31
2.3.5.1. Frekvencia szabályzó áramkör....................................................................31
2.3.5.2. Motormeghajtó áramkör..............................................................................32
2.3.5.3 Kijelzés.........................................................................................................33
2.3.5.4. Kezelőszervek.............................................................................................33
2.4 A vezérlőegység.........................................................................................................34
2.4.1 A mikrovezérlő kapcsolódása a többi egységhez................................................35
3. Az antennabeállító berendezés vezérlőprogramja......................................................36
3.1. A program futásának menete....................................................................................36
3.1.1. Az alapbeállítások elvégzése..............................................................................38
3.1.2. Hangolás.............................................................................................................39
3.1.2.1. Maximum keresés a frekvencia növelésével...............................................39
3.1.2.2. Vizsgálat a másik irányban.........................................................................41
3.1.2.3. Az optimális jelszint beállítása....................................................................42
3.1.3. Az antenna beállítása..........................................................................................43
3.1.3.1. Elforgatás az egyik végállásba....................................................................44
3.1.3.2. Mérés...........................................................................................................45
3.1.4.4. Kiértékelés, a maximális érték meghatározása...........................................46
3.1.3.5. A középső maximális értékkel rendelkező hely meghatározása.................47
3.1.4.6. Beállítás a kiszámított pozícióba.................................................................47
3.2. Egyéb szubrutinok.....................................................................................................48
3.2.1. 100 ms késleltetés, és a hangolás korlátozása...................................................48
4.2.2. Egy másodperces késleltetés..............................................................................49
4.Üzemeltetés és használat.................................................................................................50
4.1. Mechanikai kivitel.....................................................................................................50
4.2. A készülék használata...............................................................................................51
4.3. Az automatikus antennabeállító szerkezet alkalmazhatóságának korlátai................53
Összefoglalás.......................................................................................................................54
Irodalomjegyzék.................................................................................................................55
Ábrajegyzék........................................................................................................................56
Mellékletek..........................................................................................................................57
Mikrohullámú antenna -4- Tartalomjegyzékautomatikus beállítása
Bevezetés
Napjainkban rohamos terjedésnek indult a mikrohullámmal működő berendezések,
eszközök használata. Számos helyen alkalmazzák magánszemélyek és cégek a különféle
mikrohullámú eszközöket, főként az olcsó sorozatgyártású alkatrészek megjelenése, és az
erre épülő kommunikációs eszközök terjedésének köszönhetően.
A mikrohullámú berendezéseket használhatják beszéd, – kép - és adatátvitelre.
Gyakorlatilag mindhárommal találkozhatunk nap, mint nap. Ilyen eszközök a különféle
maroktelefonok (GSM, DCS, DECT), a vezeték nélküli adatátviteli berendezések (WLAN,
Bluetooth). Mikrohullámú átvitelt használnak a műholdas, és a földi analóg és digitális
televízió és rádió rendszerek, továbbá az AM-Mikro és ATV1 televízió állomások.
Normál esetben kereskedelmi forgalomban kapható eszközök nem igényelnek a
felhasználók részéről különösebb beállítást, de a gyakran előfordul, hogy valamilyen oknál
fogva nem biztosítottak a gyárilag meghatározott optimális körülmények az
üzemeltetéshez. A mikrohullámú kommunikációt akadályozhatják a domborzati
viszonyok, épületek, a nagy távolság, zavarforrások, időjárási jelenségek, váratlan, előre
nem látható események. Ebben az esetben viszont kiegészítő berendezéseket kell
használni, amelyek beüzemelése az átlagos felhasználónak problémát jelent.
Leggyakrabban külső, irányított antennát, esetleg erősítőt alkalmaznak a gyári készülékek
működtetési területének kibővítésére. Az antennák telepítése és beállítása nagy
körültekintést, szakértelmet és drága műszereket igényel. Néhány esetben a telepítés
költségei meghaladhatják a berendezések árát.
Ebben a szakdolgozatban egy földfelszíni mikrohullámú összeköttetés létesítéséhez
szükséges legfontosabb hullámterjedési tulajdonságokat foglalom össze, és bemutatásra
kerül egy antenna beállító szerkezet, amely 2,4 GHz-en működő antennák automatikus
beállítását végzi el. Az itt leírtak segítségével, és a bemutatott készülékkel az egyes
mikrohullámú összeköttetések realizálása egyszerűsödik, valamint - az elméleti háttér
megismerését követően – a összeköttetés megvalósíthatóságának megállapítása könnyebbé
válik.
A működési frekvenciát azért választottam 2,4 GHz-re, mert ebben a sávban
működnek a vezeték nélküli számítógépes hálózati eszközök. (WLAN). Itt a rendkívül
1 Amatőr televízió [I.1.]
Mikrohullámú antenna -5- Tartalomjegyzékautomatikus beállítása
látványos a kommunikációs csatorna minőségének a változása, mert a felhasználók
azonnal érzékelik. Addig, amíg a hang és képátvitelnél az átviteli sebesség csökkenése
csak minőségromlásként tapasztalható, addig az adatátvitelnél az átviteli idő növekedését
okozza.
Az átviteli idő változása befolyásolja a felhasználás lehetőségeit és költségeit.
Példaként: Ha egy rossz minőségű beszédcsatornán kommunikálunk, az nem jelent
közvetlen költségnövekedést, legfeljebb a beszélgetők számára kellemetlen. Viszont, ha az
adatok átviteléhez hosszabb idő szükséges közvetett költségnövekedést is okozhat, mert az
adatokra többet kell várni, ami munkaidő kieséssel, hosszabb idejű csatorna lefoglalással
jár.
Az antennák optikai úton történő beállítása néhány esetben nehézségekbe ütközik.
Előfordulhat, hogy nincs látótávolságon belül a másik antenna, vagy a felépítés vagy az
illesztetlenség miatt a fő sugárzási irány eltér a várt sugárzási iránytól [1. 95.old.]. Tehát
szükséges a valós mérés alapján történő beállítás.
A mérésre többféle lehetőség kínálkozik. Legtöbbnek jellemzője az, hogy emberi
beavatkozás szükséges, ami hibalehetőséggel jár. Előfordulhat, hogy nincs lehetőség a
szükséges mérések precíz elvégzésére. Ennek több oka lehetséges: az antenna
elhelyezésére szolgáló árbocon nem helyezhetők el a műszerek, a beállítást végző személy
nem fér el az antenna közelében vagy más egyéb akadályozó tényező lép fel.
Célszerű egy olyan automatikus beállító szerkezetet konstruálni, amit a beállítás
után leszerelhetünk, és másik antennánál is használhatunk. Az automatikus beállító
szerkezet meggyorsítja az antenna telepítését. A legpontosabb beállítást egy
berendezéspárral valósíthatjuk meg. A beállítandó antennánál elhelyezzük a beállító
egységet, míg az ellenoldali antennánál egy jeladót üzemelünk be. A berendezéseket
beállítás után felcserélve, a másik antennát is beállíthatjuk.
Az automatikus antenna beállítás nem minden esetben alkalmazható. Időnként
fellépnek olyan körülmények, amelyek miatt az antenna optimális beállítását csak több
összetevő együttes vizsgálata alapján lehet elvégezni, különféle hullámterjedési
tulajdonságok vizsgálata után. Ilyenkor az automatikus beállító berendezés legfeljebb csak
kiegészítésként szolgálhat.
Mikrohullámú antenna -6- Tartalomjegyzékautomatikus beállítása
Mikrohullámú antenna -7- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
1. Mikrohullám terjedés általános áttekintése
Mikrohullámnak nevezzük azokat az elektromágneses hullámokat, amelyek
hullámhossza 1 méter és 1 milliméter közé esik, vagyis frekvenciájuk 300 MHz-nél
nagyobb és 300 GHz-nél kisebb2. Napjainkban ennek a tág tartománynak az alsóbb részét
használják a kommunikációs eszközök nagyjából 30 GHz-ig. E felett már csak speciális
mérőeszközök (radar) és laboratóriumi berendezések használják a mikrohullámokat.
1. ábra: Az elektromágneses spektrum felosztása. [I.2.]
Amint az adatok mutatják - és a 1. ábrából is kitűnik - a mikrohullám elnevezés egy
tág spektrumot ölel fel. Mégis jogos az azonos elnevezés, mivel az ezen hullámhosszú
elektromágneses hullámok tulajdonságai nagyon hasonlóak. Átlépve a 300 MHz-es
frekvenciát, az elektromágneses hullámok terjedésében a Föld gravitációs ereje nem játszik
szerepet. A mikrohullámú tartományba eső elektromágneses hullámok a fényhez
hasonlóan, egyenes vonalban terjednek, visszaverődnek és elnyelődnek.
A kicsiny hullámhossz a használt berendezések méretének lecsökkentésére is
lehetőséget biztosít. Minél magasabb frekvenciát használunk, annál kisebb méretű
rezonátorokra, tápvonalakra és más eszközökre van szükség.
2 Részletesen az I. sz. mellékletben
Mikrohullámú antenna -8- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
A gyakorlatban a mikrohullámú frekvenciatartományt mégis felosztották több
kisebb sávra. Ezt az indokolja, hogy az egyes berendezések tulajdonságai, felhasználási
módjai eltérnek egymástól a különböző frekvenciákon. Más-más technológiai megvalósítás
szükséges az alacsonyabb frekvenciákon, és más a felsőbb sávokon. Mivel a
hullámhosszak között több nagyságrend differencia van.
1. táblázat: A mikrohullámok felosztása
A táblázatból látható, hogy az egyes frekvenciasávokat a sávközépi frekvenciához
tartozó hullámhosszal jellemezhetjük. Hasznos a sávok létrehozása az alkatrészek,
tápvonalak, antennák egységes méretezése szempontjából is. Ezáltal a gyártók az adott sáv
paramétereinek megfelelő berendezéseket gyárthatnak, és egyértelműen azonosíthatják
azokat a sáv nevével.
Természetesen a sávokon belül további bontás is létezik. Szükséges az egyes
felhasználók, szolgálatok közötti kiosztása a frekvenciáknak. Ez elengedhetetlen feltétele a
rádiófrekvenciás alkalmazások használatának. Így egymás zavarása nélkül működhetnek a
különféle rádióalkalmazások. Ezt a felbontást a nemzetközi szervezetek ajánlásai alapján a
nemzeti felügyeletek állapítják meg.
Mikrohullámú antenna -9- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
1.1 Mikrohullámok használatát szabályozó szervezetek
1.1.1 ITU
A rádiótechnikában illetékes nemzetközi szervezet az ITU (International,
Telecommunication Union)3. Az ITU egy nemzetközi szövetség, amely összefogja a
közcélú és magán távközlési szervezeteket. Az ITU 1865-ben alakult és 1947-től az ENSZ
hivatalos szerve. Az ITU felelős a nemzetközi egyezmények, szabályozások és szabványok
irányításáért a távközlés területén. A szabványosítás feladatának ellátására az ITU-n belül
létrehoztak egy csoportot, amelynek neve CCITT (Comité Consultatif International
Téléphonique et Télégraphique)4. De 1992-ben az újjászervezés után a CCITT megszűnt
önálló egységként működni. [I.3.] Azóta az ITU-T és ITU-R szervezetek látják el a
távközlésipari és rádiószabályozási ajánlások kidolgozásának feladatát.
1.1.2 NHH
Magyarországon a frekvencia használat szabályozását a Nemzeti Hírközlési
Hatóság látja el. A hatóság 2004. január 1-én alakult a Hírközlési Főfelügyelet (HIF)
átszervezésével. Az NHH a frekvencia kiosztáson kívül számos egyéb hírközléssel
kapcsolatos feladatot ellát. Többek között: különféle engedélyeztetési folyamatokat,
nemzetközi egyeztetéseket, frekvencia harmonizációt, hírközlő és telekommunikációs
berendezések szabványossági vizsgálatát, felülvizsgálatát, valamint felügyeli a kiosztott
adóengedélyek betartását.
A szabályozás fontos szerepet játszik a mikrohullámú technológia alkalmazásában,
mivel a különböző frekvenciájú mikrohullámok más - más céloknak felelnek meg
leginkább. Egyes frekvenciasávok használata sokféle igényt ki tud elégíteni, így az
többféle szolgálat kívánja használni, míg más frekvenciák gyakorlatilag a földfelszíni
továbbításra alkalmatlanok. A szabályozás feladata biztosítani, az egyes szervezetek
részére biztosítani a működéshez szükséges frekvencia tartományokat, az optimális
kihasználtság mellett. Anélkül, hogy a szolgálatok zavarnák egymást.
3 Nemzetközi Távközlési Unió4 Nemzetközi Telefon- és Távíró Tanácsadó Testület
Mikrohullámú antenna -10- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
1.2. Mikrohullámok továbbítása során fellépő jelenségek
Az adóantenna és a vevőantenna között a hullámterjedést több tényező
befolyásolja. A megfelelő minőségű összeköttetés kiépítéséhez elengedhetetlen ezen
összetevők vizsgálata. Az egyes tényezők meghatározzák az antennák optimális helyét,
magasságát, főbb nagyfrekvenciás paramétereit, ezáltal a méretét. Valamint meghatározzák
a kívánt adó és vevő tulajdonságait. Legtöbbször ezek a tényezők a környezetből adódnak,
befolyásolásuk nem lehetséges. Ezért mindenképp a rendszer tervezésénél kell figyelembe
venni azokat.
1.2.1. Szabadtéri csillapítás
Az adóantennából kisugárzott rádióhullámok minden esetben csillapítást
szenvednek mire a vevőantennához érnek. Ez a csillapítás a szabadtéri csillapítás. A
kisugárzott jel teljesítménye a távolság négyzetével arányosan csökken. Ez abból adódik,
hogy a kisugárzott teljesítmény a tér minden irányába egyformán terjed. Ezáltal a
teljesítmény egy képzeletbeli gömb felületén oszlik el. Mivel a vevőantenna a gömb egy
pontján helyezkedik el, ezért az arra jutó teljesítmény csak töredéke a kisugárzottnak.
A szabadtéri csillapítást a következő formulával tudjuk kiszámítani:
(1)
r – az antennák közötti távolság
λ – a hullámhossz
GAdB – az adóantenna nyeresége decibel-ben
GVdB – a vevőantenna nyeresége decibel-ben
A képlet a frekvencia feltüntetésével:
ac=20lg(4•π•r•f)-GAdB-GV
dB (2)
Látható, hogy a szabadtéri csillapítás a távolságon kívül a jel frekvenciájától is
függ. Minél nagyobb a frekvencia, annál nagyobb a szabadtéri csillapítás. (Az antenna
nyereségeket mindig az adott frekvenciára kell meghatározni.)
Mikrohullámú antenna -11- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
A szabadtéri csillapítás ismeretében meghatározható az adott pontban maximálisan
vehető teljesítmény. A teljesítmény egyszerűen kiszámítható a Friis-képlet [I.4.]
segítségével. Az eddigi jelöléseket alkalmazva a Friis-képlet a következő képpen néz ki:
(3)
PV(r) – a maximálisan vehető teljesítmény a távolság függvényében
PA – az adó teljesítménye
η – rendszer veszteségi tényező (elméleti maximum meghatározásánál értéke: 1)
A képletekben jelölt teljesítményeken minden esetben az adóteljesítményt kell
érteni. Egyirányú – legtöbbször műsorszóró – átvitelnél az adó teljesítménynél nem az a
adó valódi teljesítményét tüntetik fel, hanem az effektív kisugárzott teljesítményt (EIRP5).
Az EIRP az adóteljesítmény és az antenna nyereségének szorzata. Mértékegysége líneáris
skálán:W (watt), logaritmikus skálán: dBW (decibelwatt). Az EIRP használata akkor is
praktikus, ha már egy meglévő adóhoz szeretnénk egy újabb összeköttetést kiépíteni. Az
EIRP segítségével könnyen megállapítható egy adott területen lévő teljesítményszint.
A szabadtéri csillapítás meghatározása önmagában nem ad elegendő információt
arról, hogy az összeköttetés megvalósítható-e vagy sem. A fent meghatározott csillapítás
csak abban az esetben érvényes, ha az adó és a vevő antenna optikai rálátásban van és az
antennákon kívül nincs más olyan tárgy a térben, amely kihatással van a hullámterjedésre.
1.2.2. A jel útjában lévő tárgyak hatása
A hullámokat az útjukba eső tárgyak eltéríthetik, elnyelhetik, elhajlásra
kényszeríthetik. Megakadályozhatják, hogy a mikrohullámú elektromágneses hullám
eljusson a az adóból a vevőbe. Az eltérített jel „kerülő” útvonalon is eljuthat a
vevőantennába, így annak fázisa eltérhet a közvetlenül továbbított jel fázisától. Azt
gyengítheti vagy erősítheti.
5 Effective Radiated Power
Mikrohullámú antenna -12- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
1.2.2.1 Fresnel-zónák
Az elektromágneses hullámok az éterben nem pontszerűen terjednek, hanem egy
meghatározott térrészen áthaladva jut el a nyaláb az adóból a vevőbe. Figyelembe kell
venni a tervezés folyamán a nyaláb kiterjedését, mert az általa elfoglalt zónában lévő
tereptárgyak, építmények, növények eltéríthetik a jel egy részét, megakadályozhatják a
vevőbe történő érkezését.
2. ábra: Az optikai rálátás és az elektromágneses jel útja közötti különbség [I.16.]
A jel kiterjedésében vannak olyan zónák, melyekben az eltérített jelek általában
fázisban vannak a központi mag jelével. Vannak olyan zónák is, ahol az eltérített jelek
általában nincsenek fázisban a központi mag jelével. A zónák kiterjedését Augustin Jean
Fresnel francia fizikus által, a fényterjedésének vizsgálatakor meghatározott formuláinak
adoptálásával lehet meghatározni bármely elektromágneses hullámra. Ezért ezeket a
zónákat Fresnel zónáknak nevezzük.
A Fresnel-zónák olyan ellipszoidok, amelyeknek fókuszpontjai az antennák. Az
ellipszoidok mérete függ a frekvenciától, és az antennák közötti távolságtól. A Fresnel-
zónákat leggyakrabban függőleges metszetben ábrázolják (3. ábra). Nem szabad elfelejteni,
hogy valójában a felrajzolt ellipszisek koncentrikus köröket jelölnek. Tehát nem csak a
függőleges irányban benyúló tereptárgyakat kell figyelembe venni, hanem a fő sugárzási
irányba oldalról benyúlókat is.
3. ábra: Fresnel-zónák
Mikrohullámú antenna -13- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
A Fresnel zónák határát a következő képlettel számíthatjuk ki:
- k-adik Fresnel-zóna:
(4)
A,C – ez ellipszod fókuszpontja
B az ellipszoid felületén lévő pont
- az első Fresnel zóna ellipszoidjának kisebbik tengelye:
(5)
Leggyakrabban a tengely hosszának fele érdekel bennünket, mert ez adja meg az
első Fresnel-zóna szélének távolságát a fő iránytengelytől. Ez a távolság annak a körnek a
sugara, amely az AC szakasz közepén illeszkedik a Fresnel ellipszoidra.
Az első Fresnel zóna körülveszi a központi magot, ahol a jel a legerősebb. Ha az
első Fresnel zóna több, mint 40%-ában akadály található, a rádiófrekvenciás rálátás nem
elég tiszta. Az első, és minden páratlan számú Fresnel zónában a jel általában fázisban van
a központi mag jelével, ezért a terjedés vizsgálatánál az első Fresnel-zóna kitüntetett
szerepet játszik, mivel annak tisztasága a leglényegesebb a terjedés szempontjából. Az első
Fresnel-zónát látási ellipszoidnak is nevezik. [3. 23. old]
A második, és minden páros számú Fresnel zónában a jel nem fázisban van a
központi mag jelével. A második Fresnel zónából eltérített jelek szimbólumok közötti
interferenciát (ISI)6 okozhatnak. Ezt elkerülendő, az antennát olyan magasra kell helyezni,
hogy a második Fresnel-zónán belüli eltérítéseken kívüli tartományba essen. (Egy antennát
túl magasra és túl alacsonyra is lehet helyezni.) Ahol a földfelszíni tárgyak diffrakciója
interferenciát okoz, előfordulhat, hogy az antenna kismértékű áthelyezése is jelentős
javulást hozhat. [I.5.]
6 Inter Symbol Interference
Mikrohullámú antenna -14- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
Az összeköttetéseket a Fresnel-zóna tisztaságától függően háromféle rádiószakaszt
különböztetünk meg:
- zárt szakasz: Az első Fresnel-ellipszist valamilyen domborzati akadály vagy
tereptárgy teljesen eltakarja. Ezen a szakaszon közvetlen mikrohullámú
összeköttetés nem lehetséges.
- félig zárt szakasz: Az első Fresnel-ellipszis csak részben takart. Ebben az esetben
a diffrakciós terjedés (elhajlás) miatt az átviteli csillapítás növekedésével kell
számolni.
- nyitott szakasz: Ebben az esetben a az első Fresnel-ellipszis akadálymentes
A Fresnel-zónába benyúló akadályok lehetnek hegyes kiemelkedések, vagy nagy
kiterjedésű benyúlások. A számítások megkönnyítése érdekében un. késél helyettesítést
alkalmaznak, amelynek segítségével meghatározható a tereptárgyak hatása. [I.6.]
1.2.2.2 Reflexió, talajreflexió
Az első Fresnel-zóna tisztaságának ellenőrzésén túl meg kell vizsgálni a
mikrohullámú útvonalon található – első Fresnel-zónán kívül eső – nagyobb sík felületeket
is. A mikrohullámú átvitelt nagymértékben befolyásolhatják a vevőhöz nem a közvetlen
útvonalon érkező jelek, amelyek különböző visszaverődések következtében jutnak el a
vevőbe. Mivel a megtett út hossza nem azonos a közvetlen útvonalon érkező jel útjának
hosszával, - amely a két antenna közötti távolság, - ezért a másodlagos terjedéssel érkezett
jelek nem biztos, hogy fázisban lesznek azzal.
4. ábra: Talajreflexió
A talajreflexió legtöbbször nagy kiterjedésű sík területeken, vízfelületeken jön létre.
A mértéke függ a felület nagyságától, és annak simaságától. A mikrohullámú
összeköttetések szempontjából előnyös, ha a két antenna közötti terület domborzata
Mikrohullámú antenna -15- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
változatos és a növényzet nem alkot egységes felületet. Ideális lehet egy dombos terület
vagy erdő. Itt a vevőantennához eljutó visszavert jel teljesítménye nagyságrendekkel
kisebb, mint az elsődleges útvonalon érkező jelé.
Amennyiben az útvonalon nagyobb felület található, annak negatív hatását az
antenna magasságának megváltoztatásával, vagy irányának módosításával lehet
csökkenteni. Esetlegesen megoldás lehet más típusú antenna alkalmazása.
A talajreflexió - csakúgy, mint a legtöbb tényező, amely a hullámterjedést
befolyásolja – függ az éppen aktuális időjárási helyzettől, valamint annak másodlagos
hatásától: a talajnedvességtől is.
Reflexió kialakulhat továbbá nagyobb építmények falán, hegyoldalakon. Ezek az
objektumok elhelyezkedhetnek a vevő antenna mögött is. Amennyiben nem biztosítjuk a
megfelelő védelmet a főiránytól eltérő irányból érkező jelekkel szemben, akkor ezek a
visszavert hullámok bejuthatnak a vevőbe, és gyengíthetik a főirányból érkező jelet,
zavarhatják a kommunikációt.
5. ábra: Reflexió kialakulása épületen
1.2.3. Atmoszférikus gázok és az átviteli közeg hatásai
A mikrohullámok terjedését nem csak az útjába eső tárgyak befolyásolják, hanem a
közeg is, amelyben a hullám terjed. Földi összeköttetéseknél jelentős a légkör hatása. Ez a
hatás nem állandó, hanem változó. Függ a levegő összetételétől, nyomásától,
hőmérsékletétől, nedvesség és szennyezőanyag (pl.: por) tartalmától.
A mikrohullámú összeköttetések legnagyobb része átviteli útként a troposzférát
használja fel. A troposzféra az atmoszféra legalsó rétege, amelyben a hőmérséklet, a relatív
légnedvesség és a légnyomás gyakran változik. Megjelenik benne a csapadék felhő, jég, hó
és köd formájában, amely hatással van a rádióhullámok terjedésére.
Mikrohullámú antenna -16- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
1.2.3.1 Abszorpció
A légkörön áthaladva a mikrohullámú jel a szabadtéri csillapításnál
meghatározottól nagyobb csillapítást szenved, néhány esetben elnyelődik. A csillapítást a
terjedési közegben lévő gázmolekulák okozzák. Bizonyos frekvenciákon kisebb, más
frekvenciákon nagyobb a légkör abszorpciós (elnyelő) képessége. Ez a képesség függ a
levegő összetételétől, páratartalmától valamint a hőmérsékletétől. Az abszorpciót az
okozza, hogy a levegőmolekulák apró rezgőkörökként viselkednek, amelyek
rezonanciafrekvenciája a mikrohullámú tartományba esik. A kisugárzott energia a
molekulákban hővé alakul.
Kimutatták, hogy a légkörben lévő telített vízgőz 22-23 GHz-en, az oxigén pedig
60 GHz-en csillapítja igen jelentős mértékben a rádióhullámokat. A 6. ábrán látható az
oxigén és a vízgőz csillapító hatása normál légköri viszonyok esetében. Magasabb
frekvenciákon megfigyelhetők további csillapító hatások. A vízgőz csillapítása 183 GHz-
en és 320 GHz-en ér el maximumot, míg az oxigén 119 GHz-en. Ezek a csúcsok
viszonylag kis csillapítású tartományokat – un. ablakokat – fognak közre. Elsősorban ezek
a sávok használhatók fel mikrohullámú összeköttetés létesítésére.
Egyes kivételes esetekben előfordulhat, hogy ezeket a csillapító tényezőket
bizonyos célok elérése érdekében – pl. titkosság, vagy korlátozott hozzáférés –
hasznosítani tudjuk.
6. ábra: A légkörben lévő oxigén és vízgőz csillapításának hatása
(90 -os elevációs szögben)
Mikrohullámú antenna -17- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
1.2.3.2. Szóródási veszteség
A légköri csillapítás másik részét a hullámok szóródása adja. A szóródás a
hullámok terjedési irányának véletlenszerű megváltozása. Főként esőcseppeken lép fel, de
létrejöhet más hidrometeorokon is. Jégrészecskékből álló felhőn, nedves hópelyheken vagy
jégesőn. Az esőcseppeken a hullámok egy része megtörik, ezért az összeköttetés minősége
nagymértékben romolhat eső idején. A csapadék csillapítása különösen a 10 GHz feletti
frekvenciák átvitelénél jelentős, de kisebb frekvenciákon is számottevő lehet nagyobb
esőzések idején.
Az éghajlati viszonyok különbözősége miatt az egyes földrajzi területeken az esők
gyakorisága, intenzitása, időtartama eltérő. Ezért mikrohullámú összeköttetés telepítése
előtt meg kell vizsgálni az útvonal területén lévő csapadék viszonyokat. Más
esőgyakorisággal kell számolni kontinentális, óceáni, trópusi éghajlatú területen. Ráadásul
a különféle esőfajták sem egyformán befolyásolják a mikrohullámú összeköttetéseket.
7. ábra: Különböző intenzitású esők fajlagos csillapítása a frekvencia függvényében
Mikrohullámú antenna -18- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
1.2.3.3. Refrakció
Az eltérő törésmutatójú, különböző összetételű közegek határán áthaladva a
mikrohullámok a fényhez hasonló módon törést szenvednek. Nagyobb távolságú
összeköttetéseknél a Fresnel-zóna határainak megállapításánál figyelembe kell venni, hogy
a rádióhullámok – általában a légkör törésmutatójának változása miatt – nem egyenes
vonalban terjednek. Így a nyomvonal terjedési tulajdonságainak elemzése nehéz.
Célszerű bevezetnünk az egyenértékű földsugár fogalmat, így lehetővé válik, hogy
a görbe vonalú terjedést egyenes vonallal helyettesítsük. Ilyenkor a felszínt egy
parabolikus ívvel helyettesítjük. Ennek hátránya az, hogy csak egy adott légköri viszonynál
használható az ábra. Ha többféle légkör állapotot szeretnénk egyidejűleg vizsgálni, akkor
alkalmazhatjuk a sík földmodellt, ahol a föld felszínét egyenesnek, a különböző
földsugárhoz tartozó sugárpályákat pedig körívnek vagy, parabolának ábrázoljuk.
Leggyakrabban a sugár a talaj felé hajlik, de az idő kis százalékában előfordulhat, hogy
felfelé görbül. A nyomvonalat általában két esetben célszerű megvizsgálni: ahol a
látszólagos földsugár a Föld valódi sugarának 4/3-a és ott, ahol 4/5-e.
A refrakció meghatározása nagyon bizonytalan dolog, mert a légkör törésmutatója
függ annak állapotától. A refrakció mértéke folyamatosan változik. Más-más értéket
kapunk a különböző napszakban, évszakban történő vizsgálatok során. Függ a refrakció az
időjárástól, és annak változásaitól is.
8. ábra: Elhajlás az eltérő törésmutatójú légrétegek határán
A kis távolságú troposzférikus összeköttetéseknél a refrakció nem jelentős, de
néhány esetben figyelembe kell venni. Ilyen lehet, amikor az összeköttetés nagyobb
vízfelület és szárazföld határán megy át. Ekkor a hullámtörés jelentős csillapítást okozhat.
Mikrohullámú antenna -19- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
1.3. Mikrohullámú összeköttetések
A mikrohullámú összeköttetések megvalósításakor számos lehetőség, modell áll
rendelkezésre a megvalósításhoz. Az összeköttetések tervezésénél az optimális megoldás
kiválasztása a cél. Megfelelő minőségi mutatóak biztosítása az eszközök ésszerű
felhasználása mellett. Meg kell vizsgálni a környezeti hatásokat és a már meglévő
rendszerek zavaró hatásait is. Továbbá a tervezett rendszer kihatásait más rendszerekre.
1.3.1. Átjátszó állomások
Közvetlen rálátással nem elérhető területet átjátszóállomások beiktatásával
érhetünk el. Lehetnek aktív vagy passzív átjátszók, az adóteljesítményektől, illetőleg a
kommunikáció irányától függően. Az átjátszók telepítésénél ügyelni kell a belső
interferencia elkerülésére, ahol a hálózat elemei zavarják egymást. Interferencia akkor
léphet fel, ha azonos frekvenciát használunk több rész-szakaszon. Az interferencia hatása
csökkenthető az adók megfelelő elhelyezésével, vagy ellentétes polarizáció alkalmazásával
az egyes szakaszokon.
9/a. ábra Átjátszó állomás elhelyezkedése 9/b. Passzív átjátszó
9. ábra: Átjátszóállomások elhelyezési lehetőségei
A 9/a ábrán az átjátszó állomás egy lehetséges elhelyezkedése látható. Ebben az
esetben az interferenciát az összeköttetés két szakasza között azzal csökkentették, hogy az
átjátszót úgy helyezték el, hogy az antennák sugárzási iránya ne essen egy vonalba. Az
elhelyezés következtében nem jut jel közvetlenül az adóból a vevőbe, csak az átjátszón
keresztül.
A 9/b ábrán egy lehetséges passzív átjátszóval megoldott jeltovábbítás vázlata
látható. Ebben az esetben sem jut közvetlenül jel az adóból a vevőbe. Az átjátszó egyfajta
tükörként működik. Az egyik irányból érkező jeleket továbbítja a másik antenna irányába.
Mikrohullámú antenna -20- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
1.3.2. Diverziti technika
A mikrohullámú összeköttetések stabilitását nagymértékben befolyásolják az
időjárási tényezők. Az időjárás okozta kimaradások csökkentése érdekében, un. diverziti
technikákat fejlesztettek ki. Ezeknek a technológiáknak a lényege: alternatív összeköttetés
biztosítása kedvezőtlen időjárási viszonyok esetére. A diverziti technika alkalmazásakor
azt feltételezzük, hogy a rossz időjárás csak bizonyos frekvencián, okoz jelentős csillapítás
növekedést, vagy a kedvezőtlen időjárás (leggyakrabban eső) csak egy kisebb területre
korlátozódik.
A diverziti rendszereknek két alapesete létezik. Az egyik esetben egy másik
frekvenciasávban is kiépítenek egy az eredetivel megegyező kapacitású kapcsolatot. Ezt
frekvenciadiverzitinek hívják. A másik esetben a telephelyeket duplázzák meg, így
létrehoznak egy alternatív összeköttetést. Ez a megoldás a térdiverziti. A két rádiócsatorna
mindkét esetben korrelálatlan, vagyis nincs semmilyen kapcsolat közöttük. A vevő oldalon
mindig azt a csatornát választják ki, amelynek vevőjén nagyobb a vételi szint.
„A diverziti rendszerek minőségjavító hatását a diverziti nyereség és a diverziti
javulás jellemzi. A diverziti nyereség a két - vagy többcsatornás rendszer adott
időszázalékhoz tartozó vételi teljesítményének viszonya a diverziti nélküli rendszer vételi
teljesítményéhez. A diverziti javulás pedig egy adott fédingmélység túllépéséhez egyetlen
csatornához tartozó időszázalék viszonya a diverziti rendszer időszázalékához.” [2. 155.
old]
A diverziti technika alkalmazásával a kapcsolat stabilabbá válik. Általában a
frekvenciadiverziti alkalmazása is megbízhatóbbá teszi a rendszert. De előfordulhatnak
olyan esőzónák, amelyek a mikrohullámú tartomány egészén jelentős csillapítást okoznak.
Ekkor mindkét csatorna használhatatlanná válik. A gyakorlati megfigyelések azt mutatták
ki, hogy a mikrohullámú összeköttetést zavaró esőzónák kiterjedése néhány
négyzetkilométer. Így ésszerű a térdiverziti alkalmazása, különösen a nagytávolságú
összeköttetéseknél. A második állomás 5 km-re történő telepítésével is számottevően nő a
kapcsolat stabilitása. 20 km-re való elhelyezéssel a hibaidő az eredeti 1%-ára is
csökkenhet.
A diverziti technika alkalmazásának hátránya a magas költség. Mivel két egymástól
független átviteli láncot kell létrehozni. Ráadásul az egyik összeköttetés feleslegesen
működik az idő nagy részében. Így a diverziti technikát csak indokolt esetben célszerű
alkalmazni, ahol a kapcsolat megbízhatósága különösen fontos szempont.
Mikrohullámú antenna -21- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
1.4. Mikrohullámú összeköttetéseknél használ antennák
A mikrohullámú tartományban többféle antenna típus használata terjedt el.
Léteznek nagy irányítottságú antennák és szektorsugárzók. Az előbbiek általában pont-
pont összeköttetéseknél használatosak, míg az utóbbiak pont-többpont közötti
kommunikációnál.
Az irányított mikrohullámú antennák egy primer sugárzóból, és egy reflektorból
állnak. Vétel reflektor összegyűjti a mikrohullámokat és a primer sugárzóba irányítja.
Onnan a jel a tápvonalon keresztül eljut a vevőbe. Adás esetén a folyamat fordított
irányban zajlik le. A reflektor felülete az alkalmazott frekvenciától függően lehet rács vagy
zárt felület. A felület legtöbbször parabola alakú, a parabola fókuszában helyezik el a
primer sugárzót. Az antenna irányítottságát a reflektor határozza meg.
10. ábra: Mikrohullámú antennák
Szektor sugárzó antenna Parabola antenna
Yagi antenna
Mikrohullámú antenna -22- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
A szektorsugárzók különféle dipólfüggönyökből állnak, az antenna nagy
nyílásszögű iránykarakterisztikával rendelkezik. A -3 dB-es csillapítású pontok által bezárt
szög akár 120 – 180˚ is lehet.
Alacsonyabb frekvenciákon (3-4GHz-ig) egyes esetekben elterjedt a yagi antennák
használata. Ezek nyílásszöge a nagy irányítottságú és a szektor sugárzó antennák
nyílásszöge között helyezkedik el.
A mikrohullámú antennák különféle paraméterekkel jellemezhetők. Az egyik
legfontosabb paraméter az antenna nyeresége. A nyereség egy viszonyszám, amely
megmutatja, hogy a fő sugárzási irányban az antenna hányszorosát veszi annak a
teljesítménynek, amelyet egy veszteségmentes izotróp antenna venne. Az izotróp antenna
olyan – csak elméletben létező – antenna, amely a tér minden irányában azonos nagyságú
elektromágneses energiát sugároz ki, illetve minden irányból egyenletesen veszi azt. A
nyereséget az antenna sugárzásirányító képességének (jóságának) jellemzésére használjuk.
Gyakorlatban a nyereséget viszonyszám helyett annak logaritmikusával jellemzzük. [3.
16.old.] Számítása:
(6)
GdB – az antenna nyeresége decibell-ben
S1 – az antenna kapcsairól levehető maximális teljesítmény
S0 – izotrop antenna által vett teljesítmény
A nyereség mindig a főiránybeli teljesítményekről ad tájékoztatás. Az antenna
alkalmazhatóságának elemzésekor meg kell vizsgálni a más irányokból érkező jelek
hatását. Ezt az iránykarakterisztika mutatja meg. Leolvasható róla a főiránytól eltérő
irányból érkező elektromágneses jelek teljesítményének és a főirányból vett jel
teljesítményének az aránya. Az antenna felépítésétől függően más és más az egyes típusok
iránykarakterisztikája. Az iránykarakterisztikát a szemléletesség kedvéért polár-
koordinátarendszerben ábrázolják. A 11. ábrán két antennatípus jellegzetes
iránykarakterisztikája látható.
Mikrohullámú antenna -23- Mikrohullám terjedés általános áttekintéseautomatikus beállítása
11. ábra: Antenna iránykarakterisztikák polár-koordinátarendszerben
Az „a” polár-koordinátarendszerben egy a mikrohullámú tartomány alsó részén
(600 MHz) üzemelő, yagi típusú antenna iránykarakterisztikája látható. A „b” koordináta
rendszerben egy parabola alakú reflektorral ellátott mikrohullámú antenna
iránykarakterisztikája. Észrevehető, hogy a mikrohullámú frekvencia tartományra
fejlesztett antenna irányérzékenysége jóval nagyobb az alacsonyabb frekvencián
használatos antennáénál. Látható, hogy az antenna -3dB-hez tartozó pontjainak távolsága
kisebb, mint 1°. A mikrohullámú antenna karakterisztikája nem egyenletes, hanem tüskék
vannak benne. Ezeket melléknyaláboknak hívjuk.
Az iránykarakterisztikákat két, egymásra merőleges irányban veszik fel, vertikális
(függőleges) és horizontális (vízszintes) irányban. Vízszintes polarizáció esetén a
horizontális karakterisztika az oldalról érkező jelekre való érzékenységet tünteti fel, a
vertikális, pedig az alulról és felülről érkező jelekét.
A tervezés során az antennák mechanikai paramétereit sem szabad elhanyagolni.
Az antennák tömege terheli a tartó árbocot. Az antennák kiterjedésük miatt szélterhelésnek
is ki vannak téve. Az időjárás hatásai korróziót okozhatnak az antennák fém részein. Ezen
tulajdonságok korlátozzák az antennák elhelyezési lehetőségei.
Mikrohullámú antenna -24- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
2. Automatikus antenna beállító berendezés felépítése
Az antenna beállító berendezés alapkiépítésben 2,4 GHz névleges frekvenciájú,
alacsony tömegű mikrohullámú antennák beállítására alkalmas. Ezen a frekvencián
működnek a vezeték nélküli számítógép hálózatok (WLAN7). Elsősorban ezek antennáinak
beállítására lett tervezve a készülék.
2.1. Az antenna automatikus beállításának menete
Az antenna beállításának célja a lehető legnagyobb teljesítményszint elérése a
vevőberendezés bemeneti pontján. Pont-pont átvitelnél ez úgy tudjuk elérni, hogy mind az
adó, mind pedig a vevőantennát abba az irányba állítjuk, ahol a vett jel teljesítménye a
legnagyobb szintet éri el. Meg kell jegyezni, hogy ez csak normál, erős zavaroktól és
reflexióktól mentes területen igaz.
Az antenna beállítását többszöri mérés segítségével tudjuk elvégezni. Az egyes
mérések között mindig változtatjuk az antenna irányát. Ahol a legmagasabb értéket kapjuk,
abban a pozícióban rögzítjük az antennát.
12. ábra: Antenna automatikus beállításának tömbvázlata
A 12. ábrán egy példát láthatunk az automatikus antenna beállítás megoldására. Az
adóból egy folyamatos mérőjelet sugároznak ki. A vevőegység ennek a frekvenciájára
hangolódik rá automatikusam. A vett jelet egy teljesítménymérővel detektáljuk. A
teljesítménymérő a vezérlő egységbe juttatja a mért értékeket. A vezérlő egység a forgató
7 Wireless Local Area Network, néhány szakirodalomban RLAN
Adó Vevő Teljesítménymérő
VezérlőegységForgató
berendezés
adóantenna
vevőantenna
Mikrohullámú antenna -25- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
berendezést irányítja, amely az antennát mozgatja. A vezérlő egység nyilvántartja az egyes
pozíciókhoz tartozó teljesítmény értékeket. Kiválasztja a legnagyobbat, és az ahhoz tartozó
pozícióba állítja az antennát.
Az antennák reciprocitásának8 köszönhetően az egyik antenna beállítása után a
vevőt és az adót megcserélhetjük. - Ekkor a vevőantenna lesz a jeladóra kapcsolva és az
adóantenna a mérővevőre. – Ezt követően a másik antennát is beállíthatjuk a
berendezéssel.
2.1.1. Az antenna beállító berendezés főbb tulajdonságai
Az adóegység egy folyamatos 2,4 GHz névleges frekvenciájú jelet sugároz ki.
Követelmény az adóval szemben, hogy a kisugárzott jel frekvenciája és teljesítménye ne
változzon a beállítás ideje alatt. A maximális kisugárzott teljesítmény hatóságilag
korlátozva van, ezért nem haladhatja meg az előírt 100 mW értéket.
A vevőnek nagy dinamika tartománnyal rendelkezik, valamint automatikus jelszint
szabályozással. Erre az univerzális felhasználhatóság miatt van szükség. Egyes esetekben
nagy jelek közül kell kiválasztani a legmegfelelőbbet, máskor viszont nagyon alacsony
értékű is lehet a vevőantenna kapcsain vett jel teljesítménye.
A beállító szerkezet egyszerűen kapcsolódik az antennához, ezért gyorsan
felszerelhető.
8 Bővebben : [3. 17-19. old]
Mikrohullámú antenna -26- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
2.2. Az adó egység
Az adó lelke a nagyfrekvenciás jelet előállító oszcillátor. A mikrohullámú
technikában sokféle oszcillátor kapcsolást használnak, többféle mechanikai kivitelben. Az
általunk használt 2,4 GHz-es frekvencián a hullámhossz 125 mm. A berendezés méretei
összemérhetők a hullámhosszal. Néhány tized milliméteres eltérés az üzemi frekvencia 10-
100 MHz-es elcsúszásával járhat.
2.2.1. Az oszcillátor
A sokféle kapcsolási és megvalósítási lehetőség közül a Jean-François Fourcadier
által bemutatott 2350 MHz-re tervezett amatőr TV-adójának [I.9.] az oszcillátorát
vettem alapul. A kapcsolás rezonátorként egy néhány centiméter hosszúságú
összesodort rézkábelt használ. A csavart rézkábel egy soros rezgőkörként viselkedik,
amelyen keresztül történik a pozitív visszacsatolás.
13. ábra: Az eredeti oszcillátorban használt rezonátor
A vezeték hosszával szabályozható a rezonanciafrekvencia. Minél hosszabb a
vezeték annál alacsonyabb a frekvencia. Az eredeti leírás szerint a 13. ábrán látható
kapcsolás frekvenciája a csavart vezeték hosszának változtatásával 1 GHz és 3 GHz
között változtatható. A frekvencia beállítása ezzel a módszerrel körülbelül 10 MHz-es
lépésenként lehetséges.
A frekvencia pontos beállítását a BFR93A tranzisztor bázisáramának
változtatásával lehet elvégezni. A tranzisztor belső kapacitásai különbözőek az egyes
munkapontokban, ez teszi lehetővé a frekvencia változtatását. A tranzisztor egy
varicap diódaként viselkedik. A tranzisztor kivezetései közötti kapacitás a bázisáram
változtatásának hatására kis mértékben megváltozik. Ezáltal az oszcillátor
rezonanciafrekvenciája is változik. Mivel a BFR93A típusú tranzisztornak a belső
kapacitásai – csakúgy, mint általában valamennyi nagyfrekvenciás tranzisztornak –
Mikrohullámú antenna -27- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
nagyon kis értékűek, ezért a feszültség változás hatására fellépő kapacitás-változás is
kismértékű lesz, vagyis az oszcillátor rezonanciafrekvenciája is csak kismértékben fog
megváltozni, tehát a munkapont változtatásával a kapcsolás finomhangolása
lehetséges. A finomhangolást egy potenciométer segítségével végezhetjük el.
14. ábra: Az adó kapcsolási rajza
2.2.2. Kimeneti illesztés, teljesítményerősítés
A megfelelő kimeneti jelszint biztosítását és az oszcillátor illesztését egy MSA-
0886 típusú integrált áramkör végzi. Az MSA-0886 egy nagy teljesítményű szilícium
bipoláris monolit mikrohullámú integrált áramkör (MMIC9) [I.10.]. Az áramkörben egy
komplett erősítő található, amely mikrohullámú üzemre lett fejlesztve. A maximális üzemi
frekvenciája 6 GHz-ig terjed. 2,4 GHz-en az erősítése 14 dB.
15. ábra: Az adóteljesítmény növelése
Az adó kimenetén 50Ω-os terhelésen 20 mW (13dBmW) teljesítményt alap esetben
vehetünk ki. Ez a kimeneti teljesítmény közeli antennáknál elegendő. Ha nagyobb
távolságban vannak az antennák, akkor a jeladó teljesítményét meg kell növelni. Ezt egy
kiegészítő kapcsolás segítségével10 lehet megoldani. Ekkor a kimeneti teljesítmény 9 Monolithic Microwave Integrated Circuit
10 Részletes leírás a II. sz. mellékletben
MSA0886
Adó Erősítő Antenna
Mikrohullámú antenna -28- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
1000mW (30dBmW) is lehet. Ekkora teljesítménnyel már nagyobb távolságban lévő
antennák beállítása is lehetséges. Az adó kimenti impedanciája 50Ω, ezért az erősítő
közvetlenül rákapcsolható az antennára.
Az alkalmazott félvezetők használatának előnye, hogy erősítésük a kétszeres üzemi
frekvencián (4,8 GHz) nagymértékben lecsökken. Így az oszcillátorból kijövő jel
felharmonikus tartalma nem lesz jelentős. Biztosak lehetünk abban, hogy a kisugárzott
energia az üzemi frekvencián fog távozni az eszközből.
2.2.3. Tápfeszültség biztosítása
A kapcsolás 8V-os tápfeszültséget igényel. Ezt a 7808-as feszültség-stabilizátor
integrált áramkör biztosítja. A feszültség-stabilizátor IC alkalmazása lehetővé teszi a
bemenő tápfeszültség széles tartományban történő megválasztását lehetőség van hálózati
tápegység vagy akkumulátor, telep használatára is.
2.2.4. Mechanikai kivitelezés
A járulékos kapacitások minimális értékre szorítása elengedhetetlen a
mikrohullámú technikában. Az áramkört ezért felületszerelt kivitelben kell elkészíteni. Az
egyes alkatrészek között lehetőleg minél rövidebb vezetőt kell alkalmazni. Az összekötő
vezetődarabok, apró rezgőkörként viselkednek, és az áramkör paramétereit leronthatják. A
csavart vezeték hosszát az építésnél 22-25 milliméterre kell levágni.
A készüléket árnyékolt dobozban kell elhelyezni. A tápfeszültség csatlakozást
átvezető kondenzátoron keresztül kell kivezetni. A rezonátorként működő összecsavart
vezetéket lehetőleg a többi alkatrésztől távol, stabilan kell elhelyezni.
2.2.5. Beállítás, bemérés
A megépítést követően szükséges az adó behangolása. Az adó névleges
frekvenciája 2,4 GHz. A berendezés használata szempontjából az a lényeges, hogy az adó
és a vevő azonos frekvencián működjön. Célszerű a frekvenciát a sáv közepére, 2450
MHz-re beállítani.
A beállításhoz spektrum-analizátorra van szükség. Az első bekacsolás után az
oszcillátor frekvenciája 1500 MHz és 2000 MHz közé fog esni. A finomhangoló
Mikrohullámú antenna -29- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
potenciométert állítsuk középállásba. Az összecsavart vezeték végéből 0,5-1 milliméteres
lépésenként vágjunk le egy darabot. A frekvencia minden vágás után növekedni fog. A
vezeték hosszának 1 milliméteres csökkenése körülbelül 50-100 MHz frekvencia
növekedéssel jár. Az üzemi frekvenciához közeledve a vezetékből a lehető legkevesebbet
próbáljuk meg levágni, hogy a legpontosabban meg tudjuk közelíteni a kívánt frekvenciát.
Amikor közelébe értünk a 2450 MHz–es frekvenciának, az adó pontos hangolását a
finomhangoló potenciométerrel végezhetjük el. Az összesodrott vezeték hossza 17-19
milliméter lesz.
16. ábra: A feszültség változásának hatása az oszcillátor frekvenciájára
f (MHz)2480
2460
2440
2420
2400
2380
2360
2340
2320
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Uc (V)
Mikrohullámú antenna -30- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
2.3. A vevőegység
A vevőberendezés alapja ugyanaz az oszcillátor, amit az adónál alkalmaztunk.
Ebben az esetben a kimeneti jelet nem erősítjük fel, hanem a keverő körre kötjük. Ennek az
oszcillátornak a frekvenciája 10 MHz-cel az adó frekvenciájánál alacsonyabb vagy
magasabb frekvenciára van állítva. A vevő hangolását tehát az adó frekvenciájának
ismeretében lehet elvégezni. A pontos hangolást vevő minden bekapcsoláskor
automatikusan elvégzi. A keverő másik bemenetére a bejövő jelet kötjük. Mivel az
oszcillátor jelének amplitúdója állandó, ezért a kimeneten lévő jel amplitúdóját csak a vevő
bementén lévő jel amplitúdója határozza meg. Az elektronikus hangolás adta lehetőségeket
később a túl erős vett jel csillapítására is fel tudjuk használni. A keverő kimenetén lévő
jelet felerősítjük, majd egyenirányítjuk. Az egyenirányított jelet digitalizáljuk, majd a
vezérlőegység bemenetére kapcsoljuk A vezérlőegység végzi a vevő finomhangolását és a
motormeghajtó áramkör irányítását.
17. ábra: A vevőegység tömbvázlata
2.3.1. Bemeneti fokozat
A vevőegység bemeneti áramkörét is BFR93A típusú tranzisztorral felépített
kapcsolás alkotja. A tranzisztor kellően alacsony zajszinttel kellő erősítéssel rendelkezik az
előerősítő feladatok ellátására. A bemeneti erősítő sávszélessége 150-200 MHz. Nincs
szükség nagyobb szelektivitásra, mert a vételi frekvenciatartományban az adóegység által
kisugárzott jel szintje a legnagyobb normál körülmények között.
Előerősítő Keverő KF szűrő Egyen-irányító
A/D konverter
Vezérlőegység
Motor meghajtó
Motor
Kijelző
Oszcillátor
Mikrohullámú antenna -31- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
2.3.2. Oszcillátor
Az oszcillátor felépítése megegyezik az adóban található oszcillátoréval, de a
hangoló egysége egy mikrokontroller által vezérelt finomhangolóval is ki van egészítve. Ez
lehetővé teszi az automatikus finomhangolást. A vezérlőegység által adott hangoló
feszültséget egy ellenálláson keresztül a 18. ábrán látható módon kapcsolódik az eredeti
oszcillátorhoz. A hangoló-feszültséget egy 8 bites D/A konverter kimenetéről nyerjük. A
feszültség 0V és 5V közötti értékeket vehet fel. A tranzisztor bázisára jutó feszültséget
±1,5-2 volttal módosítja. Ezáltal 50 MHz-esnél nagyobb tartományban képes szabályozni
az oszcillátor frekvenciáját. Vagyis a vezérlőegység körülbelül 0,2 megahertzes lépésekben
tudja szabályozni a vevő frekvenciáját.
18. ábra: Az automatikus finomhangoló feszültség bekötése az oszcillátor körbe
2.3.3. Keverő fokozat
A keverő fokozat feladata az oszcillátor jel valamint a bemeneti jel összegének,
illetve különbségének képzése. A felépítését tekintve egy olyan hangolt tranzisztoros
erősítő kapcsolás, amelynek az emitterére - egy kondenzátoron keresztül – a bemenő jelet
kötjük a bázisára pedig az oszcillátor kimenetén lévő jelet. A kollektoron megjelenő jel
tartalmazná a két bemenő jel összegét és különbségét. Mivel nekünk csak a különbségi
jelre van szükségünk, ezért azt ki kell választanunk a jelhalmazból. A kiválasztást egy 10
MHz-re hangolt rezgőkör végzi. Azért 10 MHz, mert a vevő oszcillátorának és az adó
oszcillátorának a frekvenciája között is ekkora különbség van. A keverő kimenetén lévő jel
amplitúdója a két jel amplitúdójával lesz arányos. Mivel a helyi oszcillátor amplitúdója
állandó, ezért csak a bemenő jel amplitúdója változhat. Minél nagyobb a bemeneti jel
jelszintje, annál nagyobb lesz a kiválasztott 10 MHz-es jel nagysága is.
Mikrohullámú antenna -32- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
2.3.4. Egyenirányító és A/D átalakító
A 10MHz-es jelet digitalizálás előtt egyenirányítani kell. Az egyenirányítást egy
egyutas egyenirányító végzi. A kapott lüktető egyenfeszültséget egy kondenzátor
segítségével szűrjük.
A digitalizálást egy LTC 1272 típusú integrált áramkör végzi. Ez egy 12 bites
analóg-digitál átalakító. Az áramkör maximális bemeneti feszültség tartománya 0V és 5V
közé esik, a kimenetén pedig TTL szintű digitális jel jelenik meg [I.13.]. Ez a típus ugyan
az általunk elvártnál jóval nagyobb digitalizálási sebességgel rendelkezik, de alacsony ára
és egyszerű kezelhetősége miatt mégis érdemes ezt használni. Természetesen ezt a
feladatot más A/D átalakító is elláthatja, a készülék működését nem befolyásolja.
Az antenna beállításhoz elegendő lenne egy 8 bites digitalizáló áramkör is, de a
megfelelő érzékenység és dinamikatartomány 12 bites ADC-vel biztosítható, mivel nem
szükséges analóg erősítésszabályzás, hanem a vezérlőegység a kapott nagypontosságú
numerikus információ alapján képes kiértékelni az eredményeket.
2.3.5. Kimeneti egységek
A vezérlőegység működésének elemzése előtt meg kell határozni a berendezés
kimeneti pontjait.
2.3.5.1. Frekvencia szabályzó áramkör
Az oszcillátor nem rendelkezik kvarc alapú szinkronizálással, ezért a hőmérséklet,
páratartalom és a külső mechanikai behatások a frekvenciát kismértékben
megváltoztathatják. Előfordulhat, hogy az adó frekvenciája is megváltozik, mivel annak
oszcillátora is hasonló felépítésű. A beállítás szempontjából a két frekvencia különbsége
lényeges. Emiatt elegendő, ha csak az egyik oldalon végzünk frekvencia korrekciót. A
pontos frekvencia beállítás érdekében az automatika egy egyenfeszültségű jelet küld az
oszcillátor hangolóegységére. A vezérlő mikrokontroller egyik párhuzamos portjára egy
digitál-analóg átalakítót kapcsolunk. Ennek kimenete néhány tized volt és közel öt volt
közötti értéket vesz fel a vezérléstől függően.
A vezérlési lehetőséget az antenna beállítása közben is hatékonyan használhatjuk.
Abban az esetben, ha a vett jel teljesítménye túl magas értékű, akkor az oszcillátor
félrehangolásával erősítésszabályzást végezhetünk el.
Mikrohullámú antenna -33- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
A DAC kimenetét nem lehet közvetlenűl a hangolóegységre kötni, mert az
túlságosan megterhelné a mikrokontroller kimenetét. A megfelelő terhelhetőség céljából a
D/A átalakító és az oszcillátor közé egy emitterkövető kapcsolást illesztettünk be.
19. ábra: A hangolófeszültség előállítása
2.3.5.2. Motormeghajtó áramkör
A mikrokontroller vezérli a léptetőmotort is. A motor 3 tekerccsel rendelkezik,
mindig abba az irányba fordul, amelyik irányban lévő tekercsre áramot adunk. A tekercsek
egymással 120 fokos szöget zárnak be. Ezáltal, ha a tekercsekre megadott sorrendben
áramot kapcsolunk, a motor tengelyét forgásra kényszeríthetjük. Ha a motor egyik
tekercsén sem folyik áram a tengelyt szabadon lehet forgatni. Tehát, ha nyomon szeretnénk
követni a motor helyzetét, akkor valamelyik tekercsen mindig áramot kell átfolyatni,
ellenben a „szabad” időszakokban a motor külső nyomaték hatására bármikor elfordulhat.
Ha egy időben a motor két tekercsére is áramot kapcsolunk, akkor a motor tengelye a két
tekercs közé fog fordulni. Úgy, hogy mindkét tengellyel 60º-os szöget zár be.
20. ábra: A léptetőmotor tekercseinek elhelyezkedése
A tekercsek vezérlésére a mikrokontroller 4. párhuzamos portjának (P3) egy-egy
kimenetét használjuk fel. A mikrokontroller kimenete nem kapcsolható közvetlenül a
motor tekercseire, ezért egy meghajtó áramkört kell alkalmaznunk. A motor tekercseire
12V feszültséget kell kapcsolni, ekkor folyik át rajta a működéshez szükséges 200 mA
áram.
Mikrohullámú antenna -34- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
A külső nyomatékok hatására a motor tengelye elfordulhat. Ekkor a tekercsekben
áram indukálódhat a mozgási indukció következtében. Ez a feszültség tönkreteheti a
tranzisztort, ezért egy védő diódát kötünk be a kollektorkörbe. A dióda megakadályozza,
hogy a tekercsen keresztül fordított irányban áram folyjék. A motor tekercseit nem
károsítja az indukált áram elvezetésének hiánya, mert annak értéke olyan alacsony, hogy a
tekercseken hővé alakulva csak jelentéktelen melegedést okoz. Az impulzusszerű
áramlökések elleni védelmet szolgálja a C kondenzátor.
21. ábra: A motormeghajtó-áramkör
2.3.5.3 Kijelzés
Az aktuális üzemállapot jelzésére LED-eket alkalmazunk. Ezek vezérlését a 4.
párhuzamos port szabad kivezetései végzik. Az alábbi állapotokról célszerű tájékoztatni a
felhasználót:
- a készülék bekapcsolva
- a finomhangolás folyamatban
- a finomhangolás sikertelen
- az antenna beállítása folyamatban
- hiba lépett fel a beállítás során
A készülék különböző állapotait 4 darab LED jelzi. Az „üzem” LED közvetlenül a
tápfeszültség bekapcsolásakor világít, a másik hármat a mikrokontroller vezérli. Ez a
három visszajelző a „hangolás”, a „beállítás” és a „hiba”.
2.3.5.4. Kezelőszervek
Mivel a berendezés teljesen automatikusan működik, ezért kezelőszervekre sincs
szükség. A készüléken mindössze egy kapcsoló és egy nyomógomb található. A kapcsoló
segítségével a berendezés ki és bekapcsolása végezhető el. A nyomógombbal pedig a
beállítást lehet elindítani.
Mikrohullámú antenna -35- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
2.4 A vezérlőegység
Az antennabeállító szerkezetet egy AT89C51 típusú, Atmel 8051 kompatibilis
mikrokontroller vezérli. A mikrokontroller gyakorlatilag egy integrált áramkörbe sűrített
mikroszámítógép. Jellemzői leginkább vezérlési, irányítási feladatokra teszik alkalmassá.
Leginkább perifériákban vagy különálló berendezésekben használatos.
A legfőbb tulajdonság, ami miatt ezt a típust választottam a 4 darab TTL szintű
párhuzamos port. Ezek segítségével egyszerűen össze lehet kapcsolni a berendezés többi
áramkörét a mikrokontrollerrel. További főbb tulajdonságai, amelyek a felhasználást és
programozást befolyásolják.
- 128 byte saját memória
- 4 kB programmemória
- 16 bites számláló
- RISC utasításkészlet
- órajel frekvencia: 0-24MHz között
A mikrokontroller egy 40 kivezetéssel rendelkező, DIP11 tokozású integrált áramkör. A
program gyors cseréjének megkönnyítése céljából nem forrasztjuk be az áramkörbe,
hanem egy IC foglalatban helyezzük el.
22. ábra: A 89C51 mikrokontroller kivezetései
11 Dual In-line Package
Mikrohullámú antenna -36- Automatikus antennabeállítóautomatikus beállítása berendezés felépítése
2.4.1 A mikrovezérlő kapcsolódása a többi egységhez
A mikrokontroller párhuzamos portjai segítségével kapcsolódik a készülék többi
egységéhez. A portokat használhatjuk ki- és bemenetként is. Mivel a kapcsolódó
részegységek nem rendelkeznek bidirekcionális kivezetésekkel, ezért az egyes portokat
csak kimenetként, vagy csak bemenetként használhatjuk. A P0 és P1 portot bemenetnek
használjuk. Ide csatlakozik az A/D konverter kimenete, valamint az indító gomb. A 3.
párhuzamos port (P2) vezérli az oszcillátor finomhangoló áramkörét. A portot kimenetként
használjuk. Kivezetései közvetlenül kapcsolódnak a hangolófeszültséget előállító DAC-
hoz. A 4. port (P3) feladata a motor vezérlése és a kijelzés biztosítása. A port első 3 bitje
az egyes tekercsekhez kapcsolódó motormeghajtó áramkörökhöz kapcsolódik. A 4. bit
finomhangolás, az 5. bit az antennabeállítás, a 6. bit a hiba jelzésére szolgáló
világítódiódák meghajtó áramkörére kapcsolódik.
23. ábra A mikrokontroller logikai kapcsolatai
A mikrokontroller tápfeszültségét egy 7805 típusú feszültségstabilizátor integrált
áramkör biztosítja. Ez az IC szolgáltatja az 5V-os tápfeszültséget az A/D átalakítónak is.
A mikrokontroller órajelét egy 4 MHz-es kvarc segítségével állítja elő. Az órajel
frekvenciájának az időzítések beállításakor lesz jelentősége.
Mikrohullámú antenna -37- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
3. Az antennabeállító berendezés vezérlőprogramja
Az antennabeállító berendezés működését nagyban befolyásolja a vezérlőegység
működése, ezért rendkívül fontos a mikrokontrolleren futó program részletes elemzése. A
vezérlőprogram vezeti le a beállítási folyamatot, ezért annak hatékonysága és
megbízhatósága a programtól függ.
A szakdolgozat írásának időpontjában a berendezés még nem készült el, ezért a
programot a Raisonance SA által kifejlesztett fejlesztői környezettel teszteltük. A fejlesztői
környezet bemutató változata letölthető a
http://www.raisonance.com/download/dwnlform.php?TOOLS=51 címről.
A program közvetlenül gépi kódban íródott, ezért az egyes programrészek között
hézagok keletkeztek. Ezeket NOP12 utasítással kellett feltölteni. A program futása közben
ezek az utasítások észrevehetetlenek, mert végrehajtási idejük rövid.
A mikrokontroller egyik fontos tulajdonsága, ami a program tesztelésekor
jelentkezett: a Carry bit nem törlődik az akkumulátor tartalmának felülírásakor. Ezért a
programban a kivonások előtt el kellett helyezni egy-egy CLR C13 parancsot.
3.1. A program futásának menete
Bekapcsolás után az alapbeállításokat kell elvégezni. Középállásba kell állítani a
hangolóegységet és a megfelelő kijelzési állapotokat meg kell határozni, valamint a motor
tengelyének elfordulását meg kell akadályozni. Ezután a program várakozik a „start” gomb
megnyomására. A gomb megnyomása után 3 másodperces várakozás következik. Erre
azért van szükség, hogy elegendő időt biztosítsunk a kezelőnek a gomb elengedésére.
Mivel a gomb a P1 portra van kötve, ezért annak állapota befolyásolja a digitalizált jel
kiértékelését. Csak úgy végezhető el bármilyen beállítási művelet, ha a „start” gombot már
felengedték.
Ezután következik a berendezés behangolása. Cél a maximális jelszint elérése.
Először a frekvencia növelésével próbálja a készülék megtalálni a maximális jelszintet, ha
nem sikerül, akkor annak csökkentésével. Miután a finomhangolás megtörtént a jelszint
értékét korrigáljuk.
A hangolást az antenna beállítása követi. Először elforgatja az antennát az egyik
végállásba. Majd a másik végállásba, miközben 50 pozícióban rögzíti a vett jel
12 No Operation – Üres utasítás13 Clear Carry – Átvitel bit törlése
Mikrohullámú antenna -38- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
amplitúdóját. Ezt követően meghatározza a maximális jelszinthez tartozó pozíciót, és
beállítja az antennát. Az antenna beállítása után kijelzi a beállítás eredményét és reteszeli a
forgatómotor tengelyét.
A teljes programkód megjegyzésekkel a III. számú mellékletben található.
24. ábra: A program főbb részei
3.1.1. Az alapbeállítások elvégzése
Alapbeállítások elvégzése
Várakozás a „START” gomb megnyomására
Keresés frekvencia növelésével
Keresés lefelé hangolással
Optimális jelszint beállítása
Az antenna elforgatása az egyik végállásba
A mérés kiértékelése
Forgatás visszafelé mérés
Beállítás a kiszámolt pozícióba
Kijelzés, program vége
Mikrohullámú antenna -39- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
Bármilyen vezérlés megkezdése előtt meg kell határozni a kiindulási állapotokat.
Elsőként a P2 portot állítjuk be 1000 0000 (80h) értékre. Ezzel a hangolófeszülltséget
állítottuk középállásba. Így lehetővé válik a „gyári” finomhangolás elvégzése az oszcillátor
potenciométerével. Ezután beállítjuk a P3 portot is. A port kimenetére 0000 0001 (01h)
értéket kapcsolunk Ezzel a motor egyes számú tekercsére áramot adunk. A motor tengelye
a tekercsnek megfelelő irányba fordul. A tekercsen átfolyó áram hatására a tengely nem
mozdul el.
Ezt követően a készülék várakozik a „start” gomb megnyomására. Beolvassa a P1-
es port értékét és megvizsgálja annak legnagyobb helyiértékű bitjét (MSB). Ehhez a bithez
tartozó kivezetés a nyomógombra van kötve. A nyomógomb megnyomásakor a bemenet
nulla értéket vesz fel. A program a P1 port 7. bitjének 0 értékénél fog továbblépni.
A gomb megnyomása után következik egy 3 másodperces várakozás. Ez idő alatt a
kezelőnek el kell engedni-e a gombot, mert egyébként a készülék hibásan fog működni. Az
időzítés megkezdése előtt bekapcsoljuk a „hangolás” LED-et, hogy tájékoztassuk a
felhasználót a folyamat beindulásáról.
A mikrokontroller két darab számláló / időzítő áramkörrel rendelkezik. Az
üzemmód kiválasztásához és a kezdeti értékek beállításához az időzítők speciális
regisztereinek kell megfelelő értéket adni. Időzítő üzemmódban a számláló az órajel
minden 12. ütemére számol egyet. Vagyis 4 MHz-es órajel esetén a számláló értékének
eggyel történő növeléséhez 3μs szükséges.
A három másodperces várakozáshoz 1000000-ig kellene a számlálónak számlálnia.
Viszont a számláló csak 16 bites, a maximálisan számlálható érték 216 (65536). A
ciklusnak 15,25-szer kell lefutnia. Mivel a 3 másodperc csak egy önkényesen
meghatározott időtartam, ezért nem okoz problémát, ha a ciklus 16-szor hajtódik végre. A
számláláshoz a TIMER 0 számlálót használjuk. A következő regiszterek beállítására van
szükség.
TMOD=01h A számláló üzemmódjának beállítása
TH0=00h A felső bájt kezdeti értéke
TL0=00h Az alsó bájt kezdeti értéke
A számlálás végét a túlcsordulást jelző bit vizsgálatával állapítjuk meg. Kiindulási
értékben a TH0 és TL0 regiszterekbe nullát kell beírni. Ettől a számtól kezd el számolni a
számláló. Amikor eléri a maximális értéket (túlcsordul), akkor a TF0 bit egyes értéket vesz
Mikrohullámú antenna -40- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
fel. A bit vizsgálatát a JNB utásítással végezzük el. Mindaddig meghívja önmagát az
utasítás, amíg a számláló túlcsordulása be nem következik.
3.1.2. Hangolás
3.1.2.1. Maximum keresés a frekvencia növelésével
A P2 port kiindulási értéke 80h. Ekkor a maximális jelnek kellene lenni a vevő
kimenetén. A felépítésből következően jogosan feltételezzük, hogy a frekvencia a gyári
beállítás óta megváltozott, ezért korrekciót kell végezni rajta
A hangolás folyamán a mikrokontroller beolvassa a P0 és P1 párhuzamos portok
értékeit. Ezekre a portokra vannak kötve a digitalizáló áramkör kimenetei. A beolvasás
után összehasonlítja az adatokat a maximum értéket tartalmazó regiszterek tartalmával. Ha
nagyobb vagy egyenlő, akkor felülírja a maximum értéket. Ezt követően a P2 port értékét
növeli eggyel. Ha az érték csökkenni kezd, akkor visszalép egyet és kilép ebből a
programrészből.
A hangolás megoldását nehezíti, hogy a mikrokontroller csak 8 bites műveletek
végrehajtására képes, a digitalizáló áramkör pedig 12 kivezetéssel rendelkezik. A program
ezért több lépcsőben vizsgálja meg a jel értékét.
25. ábra: A regiszterek tartalma
Elsőként a P0 és a P1 port értékét beolvassa az R0 és R1 regiszterekbe. Ezt
követően P2 port értékét megnöveli eggyel. Majd egy 100 milliszekundumos várakozó
szubrutint hív be. A várakozó szubrutin elvégzi a P2 értékének vizsgálatát is. Ha P2 értéke
túl magas vagy túl alacsony, akkor nincs meg a legmagasabb érték a tartományban. Ekkor
hibajelzéssel befejeződik a program futása.
Visszatérve a várakozó szubrutinból a vevő oszcillátorának frekvenciája
kismértékben növekszik (300-400 kHz). A különbségi jel amplitúdója megváltozik. Ezután
ismét a P0 és P1 beolvasása következik. Ezeket az adatok az R2 és az R3 regiszterekbe
R0 R1 Maximális érték
R2 R2 Aktuális érték
Mikrohullámú antenna -41- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
töltődnek be. A program összehasonlítja a maximális értéket és az aktuális értéket. Az
aritmetikai egység csak 8 bites, ezért az összehasonlítás két lépésben történik. Először a 4
magasabb helyi értékű adatot hasonlítjuk össze (R1, R3). Kivonjuk az aktuális értékből a
maximumot.
26. ábra: A hangolás folyamatábrája
A kivonás után a carry (átvitel) bitet vizsgáljuk, Ezt a JC14 utasítással tehetjük meg.
Ha carry = 1, akkor az aktuális érték nagyobb a maximálisnál. Az új maximális érték az
14 Jump if Carry Set – Ugrás ha a carry bit be van állítva
nem
nem
nem
nem
igen
igen
igen
igen
R0 = P0R1 = P1
CALLWAIT 100ms
R2 = P0R1 = P1
A = R1 – R3
C = 1 ?
A <> 0?
A = R0 – R2
C = 1 ?
A = 0?
R2 = R0R3 = R1
P2 = P2 + 1
Hangolás a másik irányban
Mikrohullámú antenna -42- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
aktuális érték lesz (R0=R2, R1=R3). Az értékadás után a program visszaugrik P2
növeléséhez.
Ezután a JNZ15 utasítással megvizsgáljuk, hogy az aktuális érték kisebb-e, mint a
maximális érték. Mivel az előző vizsgálat során már ellenőriztük azt, hogy újonnan
beolvasott érték nagyobb-e, mint a maximális érték. Ezért az A értéke csak akkor nem lesz
nulla, ha az új érték kisebb a legnagyobbnál. Ha az A értéke nem nulla, akkor a
programszámláló egy másik címre ugrik, ahol a lefelé hangolás kezdődik.
Ha egyik vizsgálat során sem történt ugrás a programban, akkor a nagyobb helyi
értékek megegyeznek. Meg kell vizsgálni az alsó 8 bit viszonyát is. Ez hasonlóképpen
történik az eddigiekhez.
3.1.2.2. Vizsgálat a másik irányban
Ez a programrész akkor fut le, ha a maximum értéknél kisebb értéket olvasunk be a
P0-P1 portokról.
A hangolás előtt meg kell állapítani, hogy volt-e növekedés, vagy már az előző
programrész első lépésénél csökkenni kezdett a beolvasott érték. Erre azért van szükség,
mert, ha a második érték kisebb a maximumnál (első), akkor lehetséges, hogy ellentétes
irányba történő hangolással nagyobb érték található. Viszont, ha már előzőleg volt
növekedés, akkor nincs szükség a másik irányban is keresni, mert megtaláltuk a
maximumot.
A vizsgálatkor az akkumulátorba 80h-t írunk, majd kivonjuk belőle P2 értéket. Ha
az átvitel bit egyes, akkor még csak egy egységgel hangoltuk felfelé a vevőt. Vagyis a
maximumot a másik irányba kell keresni. Ha a Carry bit nulla, akkor nem szükséges
további hangolás, mert már elértük a maximumot.
A másik irányba történő hangolás ugyanúgy zajlik le, mint az előző, de itt P2
értékét minden egyes lépésnél csökkentjük. Ebben az esetben is a magasabb helyi értékű
bitek vizsgálatát végezzük el. Ha abból nem lehet megállapítani, hogy melyik érték a
nagyobb, akkor jön az alsóbb bitek vizsgálata.
3.1.2.3. Az optimális jelszint beállítása
15 Jump if Accumulator Not Zero – Ugrás, ha az akkumulátor tartalma nem nulla
Mikrohullámú antenna -43- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
A legmagasabb volt a vételi szint nem biztos, hogy ideális az antenna beállítása
szempontjából. Ha túl nagy a vett jel, akkor előfordulhat, hogy az antenna pontosabb
irányba állításakor FFFFh értéket kapunk a P0–P1 portokon, és nem lehet meghatározni
maximális értéket. A vevő túlvezérlődik.
A beállítás megkezdése előtt azt feltételezzük, hogy az antenna nem pontosan a
megfelelő irányba van állítva. Ezért hagyunk lehetőséget arra, hogy az antenna pontosabb
irányba állítása esetén növekedhessen a detektált jel amplitúdója.
A 27. ábrán a vevő középfrekvenciás körének átviteli függvénye látható. Maximális
átvitel akkor lesz, ha a különbségi jel pontosan 10 MHz. Ha kismértékben módosítjuk az
oszcillátor frekvenciáját, a lekevert jel 10 MHz lesz, vagyis a középfrekvenciás egységen
áthaladva az amplitúdója kisebb lesz, mint, ha 10 MHz lenne. Ha a helyi oszcillátor
frekvenciáját megváltoztatjuk, elérjük azt, hogy a jel ne az átviteli függvény csúcsánál
haladjon át KF körön, és a digitalizálandó jel amplitúdója csökkenjen.
27. ábra: A KF szűrő átviteli függvénye
Az oszcillátor hangolását a P2 port értékével lehet szabályozni. A kellő pontosságú
beállításhoz a dinamika tartomány felét kell biztosítanunk. Ezért a maximális bemenő jelet
a 7FFh értékűre korlátozzuk. A limitáláshoz elegendő a digitalizált jel felső bitjét vizsgálni.
A programban a vizsgálatot P1 akkumulátorba történő beolvasásával kezdjük. Ezt
követően a SUBB A,#F8h utasítást hajtjuk végre. Majd a JC utasítással kiugrunk a
ciklusból. Ha a carry bit nem egyes, akkor a vett jel értéke még nagyobb, mint 7FFh, ezért
P2-t csökkentjük és visszaugrunk a vizsgálathoz.
Mikrohullámú antenna -44- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
3.1.3. Az antenna beállítása
Az antenna beállítását egy mérés sorozat előzi meg. Mindkét irányba elforgatjuk az
antennát és a mikrokontroller memóriájában rögzítjük a digitalizáló kimenetén megjelenő
adatokat. A mérés befejezése után megvizsgáljuk a mért értékeket és kiválasztjuk a
legnagyobbat, és az ahhoz tartozó pozícióba állítjuk be az antennát. Ha a legnagyobb érték
több pozícióban is megtalálható, akkor a középső helyre állítjuk az antennát. A beállítás
végén bekapcsoljuk a „hangolás” és a „beállítás” LED-eket. Jelezve, hogy a beállítás
sikeres.
28. ábra: Az antenna beállításának menete
Az antenna beállításának megkezdése előtt a P3 kimentre 0001 0001 (11h) értéket
állítunk be. Ezzel bekapcsoltuk az antennabeállítást visszajelző LED-et. Az R0 regiszterbe
is 11h-et írunk. Az R0 regiszter tartalma párhuzamosan fog változni a P3 port tartalmával,
mert a P3 port olvasásakor hamis értéket kapnánk, mert a kimenetek le vannak terhelve.
Elforgatás visszafelé, közben mérés
A maximális értékhez tartozó hely megkeresése
Beállítás a kiszámított pozícióba
Elforgatás az egyik végállásba
Mikrohullámú antenna -45- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
3.1.3.1. Elforgatás az egyik végállásba
A mérés megkezdése előtt az antennát a telepítő által kijelölt középállásból el kell
az egyik végállásba forgatni. A forgatás az egyes tekercsekre megfelelő sorrendben adott
feszültségekkel végezhető el. A tekercseket a 3. párhuzamos port vezérli. A portra
csatlakoznak a LED meghajtó áramkörök is, ezért a forgatás során a kijelzést is biztosítani
kell. A program emiatt bonyolódik, mert nem használhatjuk a léptető (SHIFT) utasításokat.
29. ábra: A 3. párhuzamos port kimenetei
Az elforgatást 25-ször végrehajtódó ciklus biztosítja. A ciklus meghatározza a P3
port következő állapotát, majd egy várakozó szubrutint hív meg. A várakozó szubrutin
hossza: 1,2 másodperc. Ez elegendő a mozgás végrehajtására.
30. ábra: A P3 port kimeneteinek változása az elforgatáskor
11h 12h 14h
Mikrohullámú antenna -46- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
3.1.3.2. Mérés
A mérési folyamat egy adatsor felvételéből áll. Az antennát átforgatjuk a beállító-
szerkezet másik végállásába, miközben 50 pozícióban rögzítjük a P0 és P1 portra kapcsolt
A/D átalakító kimenetének értékeit.
Az adatokat a felülről lefelé írjuk be a memóriába. A címzéshez az R1 regisztert
használjuk fel. Kezdeti értéknek 7Fh (127d) értéket írunk a regiszterbe. Az R1 által
megcímzett memóriarekeszből a MOV @R1,P1 utasítással beolvassuk a P1 portra érkező
adatot. Ezután csökkentjük R1 értékét eggyel (DEC R1), majd beolvassuk P0 tartalmát az
R1 által megcímzett rekeszbe. A két adat beolvasása után az antennát a 3.1.3.1. pontban
leírtakhoz hasonlóan elfordítjuk, de most az előzővel ellentétes irányba. Ezt követően R1
értékét ismét dekrementáljuk és visszaugrunk a mérés elejére.
A beolvasás után az adtok a memóriában a 31. ábrán látható elrendezésben
foglalnak helyet. Minden páratlan sorszámú memória címen a P1 portról beolvasott adatok,
minden páros címen a P0-ról beolvasottak találhatók
CÍM ADAT00h08h10h18h P0.50 P1.50 P0.49 P1.4920h P0.48 P1.48 P0.47 P1.47 P0.46 P1.46 P0.45 P1.4528h P0.44 P1.44 P0.43 P1.43 P0.42 P1.42 P0.41 P1.4130h P0.40 P1.40 P0.39 P1.39 P0.38 P1.38 P0.37 P1.3738h P0.36 P1.36 P0.35 P1.35 P0.34 P1.34 P0.33 P1.3340h P0.32 P1.32 P0.31 P1.31 P0.30 P1.30 P0.29 P1.2948h P0.28 P1.28 P0.27 P1.27 P0.26 P1.26 P0.25 P1.2550h P0.24 P1.24 P0.23 P1.23 P0.22 P1.22 P0.21 P1.2158h P0.20 P1.20 P0.19 P1.19 P0.18 P1.18 P0.17 P1.1760h P0.16 P1.16 P0.15 P1.15 P0.14 P1.14 P0.13 P1.1368h P0.12 P1.12 P0.11 P1.11 P0.10 P1.10 P0.09 P1.0970h P0.08 P1.08 P0.07 P1.07 P0.06 P1.06 P0.05 P1.0578h P0.04 P1.04 P0.03 P1.03. P0.02 P1.02 P0.01 P1.01
31. ábra: Az adatok elhelyezkedése a memóriában beolvasás után
A beolvasást addig folytatjuk, amíg az R1 értéke 1Bh-ra nem csökken. Ekkor
befejeződik a mérés. Az antennát a végállásban rögzíti, és a kiértékelésre ugrik a program.
Mikrohullámú antenna -47- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
3.1.4.4. Kiértékelés, a maximális érték meghatározása
A kiértékelés két lépcsőben zajlik. Elsőként meghatározzuk a maximális értéket és
a hozzá tartozó pozíciót. Második lépésként megvizsgáljuk, hogy a maximális pozíció több
helyen előfordul-e. Ha igen, akkor meghatározzuk maximális értékkel rendelkező helyek
számát és a középső maximális értékű helyet.
Az adatok az antenna iránykarakterisztikájának középső részét fogják tükrözni. Az
épp aktuális felszerelési állapottól függően más-más részletét. Helyes felszerelés esetén
megtaláljuk a maximum helyet a karakterisztika rögzített részletén. A karakterisztika
lapultsága antennatípusonként változhat.
32. ábra: A rögzített iránykarakterisztika részlet
A kiértékelés során a regisztereket a következő adatokat tartalmazzák:
R0 az aktuális motortengely állást (P3)
R1 az aktuális memóriacímet
R2-R3 az aktuális pozícióhoz tartozó értéket
R4-R5 a maximális értéket
R6 a maximális értékhez tartozó pozíciót
R7 az aktuális pozíciót
A (dB)
0
-3
-6
-9
-12
0 10 20 30 40 50antennapozíció-szám
Mikrohullámú antenna -48- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
A maximum érték kiválasztásához a hangolásnál használt módszert alkalmazzuk.
Egy 50 lépésből álló ciklust futtatunk le. Elsőként a magasabb értékkel rendelkező bájtot
vizsgáljuk. Ha annak vizsgálata alapján nem lehet eldönteni, hogy melyik pozícióban van
nagyobb érték, akkor vizsgáljuk meg az alsó bájtot. Ha az összehasonlításkor az aktuális
érték nagyobb, vagy egyenlő, mint a maximális, akkor felülírjuk az aktuális értékkel a
maximális értéket és a maximális értékhez tartozó pozíciókódot az aktuális pozíciókóddal.
A ciklus végére a maximális érték az R4-R5 regiszterben, a pozíciókód az R6 regiszterben
lesz megtalálható.
3.1.3.5. A középső maximális értékkel rendelkező hely meghatározása
Ahhoz, hogy meg tudjuk határozni a középső maximális értékkel rendelkező helyet,
meg kell számolnunk, hogy hány pozícióban található meg a maximum érték. Az előző
programrészben meghatározott pozíciókódból meg kell határozni legfelső, maximum
értéket tartalmazó memóriarekesz sorszámát. A pozíciókat az R7 regiszterben számoljuk.
Ezután csökkentjük az R1 címregiszter értékét és összehasonlítjuk a megcímzett
memóriarekeszek tartalmát páronként az R4-R5 regiszterek tartalmával. Az
összehasonlítást itt is a kivonás művelet segítségével végezzük el. Az egyik értéket
betöltjük az akkumulátorba, és kivonjuk belőle a másikat. Ha a művelet eredménye nulla,
akkor a két érték megegyezik. Ekkor az R7értékét eggyel növeljük.
A középső maximális értékű hely meghatározásához a következő műveletsort kell
végrehajtanunk:- R7 = R7 / 2 – a középső hely R7/2 távolságra lesz az első (felülről) max. értéket tartalmazótól
- A = 32h – R6 – a szélső pozícióból ki kell vonni felülről az első maximum értéket tartalmazót
- A = A – R7 – R7 értékével kell kevesebbet ugrani a kívánt pozícióba
3.1.4.6. Beállítás a kiszámított pozícióba
A mérés után az antenna szélső helyzetében van. A beállításhoz egy ciklust
indítunk, amely A-szor fog lefutni. A ciklus során 3.1.4.2. pontban leírt módon forgatjuk
az antennát.
A beállítás után a P3 port értékéhez hozzáadunk 80h-t. Ezzel elérjük azt, hogy a
„hangolás” LED is kigyulladjon. Ezzel a felhasználó tudtára adjuk a beállítás befejezését.
Mikrohullámú antenna -49- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
3.2. Egyéb szubrutinok.
3.2.1. 100 ms késleltetés, és a hangolás korlátozása
A késleltetés fontos része a programnak. A mikrokontroller 4 MHz-es órajellel
működik, tehát az egyes műveletekre jutó idő nagyon rövid, kevesebb, mint 1
mikroszekundum. Mivel a mikrokontrollerhez csatlakoztatott külső egységek ennél jóval
lassabban dolgoznak, ezért szükséges késleltető szubrutin behívása, amelynek futása alatt a
mikrokontroller várakozik a perifériák működésére. A késleltetést a mikrokontroller
beépített időzítő egységével végezzük el. A regiszterek tartalma minden gépi ciklus során
eggyel nõ. Mivel a gépi ciklus 12 órajel-periódusból áll, a számlálási sebesség az órajel-
frekvencia 1/12-e [I.15.], vagyis 3 μs. A 100 mi várakozáshoz az időzítőnek 33333 gépi
ciklus ideig kell várakoznia. A számlálás kezdetét 7DCAh értékre kell beállítani.
A 100ms késleltetést csak a hangoló programrész hívja meg, ezért praktikus ebben
a szubrutinban elhelyezni a P2 vizsgálatát végző programkódot is. A P2 port értékének egy
bittel történő változtatása körülbelül 300 kHz-cel hangolja el a vevő oszcillátorát. Meg kell
határozni egy határt, a maximális eltérésre.
Normál körülmények között az automatikus finomhangolásnak csak néhány
megahertz korrekciót kell végezni. Ezek a hibák főleg a beállítási és az üzemi hőmérséklet
közötti különbségből adódnak. A hibahatárt 20MHz környékén lehet optimálisan
megszabni. Ekkor a D/A konverter dinamikatartományának felét (64 bit 40h) használjuk ki
mindkét irányba. A kezdeti érték 80h volt, ebből következik, hogy P2 minimális értéke
40h, a maximális értéke C0h.
33. ábra: A P2 port engedélyezett és tiltott állapotai
00h
40h
C0h
FFh
Teljes hangolási tartomány
Engedélyezett hangolási tartomány
Mikrohullámú antenna -50- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
Ha a hangolás során a P2 port értéke a tiltott zónák valamelyikébe jutna, akkor
feltételezhetjük, hogy meghibásodás következett be. Ezért ekkor a program hibaüzenettel
befejeződik. A P3 portra 28h értéket küld ki, amelynek hatására a „hangolás” és a „hiba”
LED-ek bekapcsolódnak és motor tengelyének rögzítése megszűnik.
4.2.2. Egy másodperces késleltetés
Egy időzítővel maximum 65535 gépi ciklus ideig lehet időzítést végrehajtani. Az
alkalmazott 4MHz-es órajel esetén 196 milliszekundumig. Az egy másodperces
időzítéshez egy 5-ször végigfutó ciklust kell alkalmaznunk. A mechanikai mozgások
végrehajtására célszerű egy másodpercnél valamivel hosszabb időt biztosítani, ezért a
ciklusban 6-szor fut le az időzítő programkód. Ekkor közel 1,2 másodperces időzítést
kapunk.
A ciklust úgy valósítjuk meg, hogy az A regiszterbe beírunk 06h-ot. Az időzítő
minden egyes lefutásakor csökkentjük az értékét eggyel. Majd megvizsgáljuk, hogy A
értéke 0-e. Ha nulla, akkor kilépünk a ciklusból és befejeződik a szubrutin a program a
szubrutin hívást követő sortól folytatódik.
34. ábra: Az 1,2 másodperces időzítést végrehajtó szubrutin folyamatábrája
WAIT ~200 ms
nem
igen
A = 06h
A = A -1
RETURN
C = 1?
Mikrohullámú antenna -51- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
4. Üzemeltetés és használat
4.1. Mechanikai kivitel
A vevőegységet a 35. ábrán látható dobozba építjük. A motort bilincs segítségével
rögzítjük a vezérlőegységhez. Ez az esetleges későbbi javításokat, átalakításokat könnyíti
meg. A vezérlődobozon elhelyezett rögzítő szerkezet segítségével szorítjuk a készüléket az
antennaárbochoz. Fontos a stabil rögzítés, mert a beállítás közben az antennabeállítóra erős
forgatónyomaték hat, amelynek hatására elfordulhat. Ezáltal a pontos beállítás nem valósul
meg..
35. ábra: A készülék nézete
A készülék másik fontos része az antennához kapcsolódó egység. Ez a szerkezet
alakítja át a motor forgómozgását egyenes vonalú mozgássá. A motor orsós tengelyére
csatlakozik. Az antennához egy szárnyas-fejű csavar rögzíti. A közdarab szára forog a
csigára csatlakozó részen így képes követni az antenna forgását. (36. ábra).
36. ábra: A közdarab a motor tengelyén
Mikrohullámú antenna -52- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
Az motor tengelyének menetemelkedése, 1,2 mm. A tengely egy lépésben 120°-ot
fordul el, egy teljes fordulathoz 3 lépés szükséges. A mérés alatt (25-25 lépés) a közdarab a
tengelyen 10 millimétert mozdul el mindkét irányban. A motor tengelyének középpontja az
antennaárboc középpontjától 7-8 centiméterre van. Ebből következik, hogy az antenna
elfordulása ±8°, a legkisebb elmozdulás 0,32 °. Tehát az antennát kellő pontossággal be
tudjuk állítani
Kiemelt szerep jut a felszerelés előtti beállításnak, mert ha a kezdeti beállítás után
az antenna állása a megkívánt iránytól 8°-nál nagyobb szögben eltér, a beállítás nem lesz
pontos, vagy el sem végezhető.
4.2. A készülék használata
Az antenna beállítását segítő berendezés általános, gyakran előforduló esetekben
alkalmazható. A javasolt felhasználása 500 és 5000 méter közötti távolságokban
elhelyezkedő irányított mikrohullámú antennák beállításánál van.
Elsőként az adóegységet célszerű elhelyezni. Az adóegységet lehetőleg rövid
csatlakozókábellel kell közvetlenül az antennára kapcsolni a vezetékcsillapítás minimális
értékűre szorítása céljából. Az adóegységet célszerű néhány perccel a beállítás megkezdése
előtt bekapcsolni, hogy az alkatrészek hőmérséklete elérje az üzemi hőmérsékletet. Telepes
táplálás esetén célszerű bekapcsolás előtt ellenőrizni a telepeket, mert a feszültség
csökkenése az oszcillátor elhangolódásához és amplitúdó csökkenéshez vezethet.
37. ábra: Az antenna beállító egység felszerelése
1 antennaárboc, 2 az antenna felfogató szerkezete, 3 az antenna lecsúszását meggátoló gyűrű, 4 az antennabeállító egység
Mikrohullámú antenna -53- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
A vevőberendezés felszerelését a 37. ábra alapján kell elvégezni. A vevőhöz
tartozik egy kiegészítő tartógyűrű, amely az antenna függőleges irányú csúszását gátolja
meg . A tartógyűrűt közvetlenül az antenna felfogatása alá kell elhelyezni. A vevőegységet
ezek alá, úgy, hogy az antennával azonos irányba nézzen. A motor tengelyén lévő
közdarabot igazítsuk úgy, hogy annak közepén helyezkedjen el. A közdarab rúdját
fordítsuk az antenna felfogató szerkezet felé és a szárnyas-fejű csavar segítségével
rögzítsük hozzá. Ezután csatlakoztassuk a készüléket az antenna tápvonalához. Lazítsuk
meg az antenna felfogató csavarjait annyira, hogy az antenna könnyedén foroghasson. A
súrlódás csökkentése érdekében kenjük be az antennafelfogató belső oldalát és a lecsúszást
megakadályozó gyűrű felső oldalát kenőanyaggal (pl. olaj, zsír).
A felszerelés után csatlakoztassuk a vevőegységet az antennára, majd kapcsoljuk
be. Csakúgy, mint az adóegység bekapcsolásánál, itt is célszerű néhány percet várni a
mérés megkezdésével, a nagyfrekvenciás alkatrészek üzemi hőmérsékletének eléréséig. Ezt
követően nyomjuk meg a „start” gombot és a beállítás elkezdődik.
Ha nincs semmilyen zavaró tényező, vagy meghibásodás, akkor a beállítás a
következőképpen zajlik le. Bekapcsolás után kigyullad az „üzem” felíratú LED és az
antennán egy kisebb „rántás” történik. (ekkor reteszeltük a helyzetet). A „start” gomb
megnyomása kigyullad a „hangolás” LED, majd 5-7 másodperc múlva elalszik és
kigyullad a „beállítás” LED.
.
38. ábra: Az egyes részfolyamatok időtartama
Ezt követően az antenna el kezd fordulni. 30 másodperc alatt elfordul az egyik
végállásba, majd 1 perc alatt átfordul a beállító berendezés másik szélső helyzetébe. Végül
elindul visszafelé és megáll egy ponton. A beállítás befejezését a „hangolás” és „beállítás”
LED egyidejű világítása jelzi.
Beállítás
max. 1perc
Felszerelés, csatlakoztatás az antennához
5 perc
Hangolás
max. 7 mp
Elfordítás végállásba
30 mp
Mérés
1 perc
Leszerelés
3 perc
Mikrohullámú antenna -54- Az antennabeállító berendezésautomatikus beállítása vezérlőprogramja
Hibás működés esetén az egység megáll és kigyullad a „hiba” LED. Ha a
„hangolás” és a „hiba” LED együtt világít, akkor a vett jellel van probléma. Ekkor
ellenőrizni kell az antennák csatlakozásait és az antennák irányát. Előfordulhat, hogy túl
alacsony a vett jel szintje és nem tudja behangolni a vevőt. Korrigálás után a beállítás újból
elkezdhető. Ha a probléma továbbra is fennáll, akkor feltehetőleg a készülék valamelyik
egysége meghibásodott. Csak műszeres vizsgálattal lehet megállapítani a hiba okát, és
elhárítani.
Ha a „hiba” LED a „beállítás” LED-del együtt világít, akkor az antenna beállítása
közben történt valami hiba. Valószínűleg valamilyen mechanikai probléma okozta a
hibajelzést. Az antenna irányának korrigálása után újból elvégeztethető a beállítás.
4.3. Az automatikus antennabeállító szerkezet alkalmazhatóságának korlátai
Felépítésből és a működési elvéből kifolyólag az automatikus antennabeállító
készüléket nem használhatjuk minden esetben. Előfordulhat, hogy az antennák telepítési
helyei között mikrohullámú zavarforrások vannak. Ha a területen van egy másik adó, ami
nagyobb vagy hasonló teljesítményű folyamatos 2,4 GHz-es sávba eső jelet sugároz, akkor
a beállító szerkezet működését megzavarhatja.
Hasonlóan káros hatással lehetnek a készülék működésére a különféle
visszaverődések is. Ebben az esetben nem biztos, hogy a megfelelő irányt fogja
kiválasztani a beállító egység.
Mivel általában a Wi-Fi kapcsolatoknál ugyanazt az antennát használják mind az
adó, mind pedig a vevőoldalon nem biztos, hogy ugyanaz az antennabeállítás meg fog
felelni adás és vétel céljára is. Különösen igaz ez, olyan terepen, ahol sok visszaverő
felület van.
A visszaverődések miatt előfordulhat, hogy a legjobb minőségű kommunikációs
vonal kiépítéséhez nem a legnagyobb erősségű jel irányába kell beállítani az antennát,
hanem olyan – a főnyalábtól eltérő – irányba, ahol a visszavert jelek az antennát a
karakterisztika nagycsillapítással rendelkező részénél érik el. Ebben az esetben az
automatikus beállítási módszer nem alkalmazható.
Korlátozza a készülék használhatóságát a maximált kimenő teljesítmény is.
Nagyobb távolságban lévő antennák beállításához csak a kimenő teljesítmény jelentős
növelésével tehető alkalmassá.
A mechanikai felépítésből kifolyólag az antennák mérete is korlátozott.
Mikrohullámú antenna -55- Összefoglalásautomatikus beállítása
Összefoglalás
A részletes elméleti összefoglaló megismerése után képet kaptunk a mikrohullámú
átviteltechnika lehetőségeitől, és korlátairól, az antennatelepítést megelőző legfontosabb
helyszíni vizsgálatokról. Elsősorban a megvalósíthatóság elemzése szempontjából
lényegesek az elméleti ismeretek. A rendelkezésre álló lehetőségek közül ki lehet
választani az optimális megoldást.
A mikrohullámok terjedésének megismerése több -, a gyakorlati megvalósításkor,
vagy annak tervezésekor felmerülő – jelenségre ad magyarázatot. A kapcsolat
megbízhatóságát, stabilitását tudjuk növelni ezen ismeretek segítségével.
A bemutatott berendezés használata nagymértékben meggyorsítja az antenna
beállítás folyamatát. Kézi műszerek segítségével a folyamat akár egy órát is igénybe vehet.
Ráadásul emberi tényezőből eredő hibák is előfordulhatnak. A készülék működése a
felszereléssel együtt kevesebb, mint 10 perc.
A készülék fejlesztése több irányban is lehetséges. Az adó és a vevő oszcillátorának
rezgőkvarccal történő szinkronizálása nagyobb stabilitást biztosít a berendezésnek. Ebben
az esetben a beállítás előtti hangolás feleslegessé válik.
A berendezés kisebb átalakításokkal bármely mikrohullámú antenna beállítására
alkalmas. Más sávon történő használathoz a készülék áthangolása és a megfelelő
adóteljesítmény és vevőérzékenység beállítása szükséges. Valamint a forgató motor
nagyobbra történő cseréje.
A vevőegységen célszerű volna egy mérőszám kijelzése, amelynek segítségével az
üzemeltető összehasonlíthatja az egyes rendszerek átvitelét. A kijelzés nem feltétlenül jár
bonyolult bővítéssel, mert az adatok rendelkezésre állnak, csak a mikrokontroller
megfelelő kivezetéseit kell összehangolni a kijelző egységgel.
Néhány esetben előnyös lenne, ha nem a referencia jel alapján állítaná be a
készülék az antennát, hanem a meglévő számítógépes hálózati eszközök által generált
QoS14 értékek alapján. Ez a lehetőség különösen meglévő rendszerek bővítésénél lenne
hasznos.
Természetesen a fentieken túl számtalan lehetőség kínálkozik a készülék
fejlesztésére. Minden esetben figyelembe kell venni a fejlesztéssel járó beruházás
költségeinek növekedését, az ár és minőség, valamint az ár és alkalmazhatóság viszonyát.
14 Quality of System
Mikrohullámú antenna -56- Összefoglalásautomatikus beállítása
Mikrohullámú antenna -57- Irodalomjegyzékautomatikus beállítása
Irodalomjegyzék1. Karl Rothammel – Antennakönyv, Műszaki kiadó 1977.
2. Bali József,Kántor Csaba,Stefler Sándor – Mikrohullámú analóg hírközlés, Műszaki kiadó 1983.
3. Babits László, Vadász Ferenc – Műholdvevő antennák , Műszaki kiadó 1990. (1-32 old)
Internetes források jegyzéke
I.1. http://www.extra.hu/atv/atv/elmelet.html - Novák Tibor (HG5CUT) - Magyar amatör televíziós honlap – elméleti összefoglaló
I.2. http://www.szgti.bmf.hu/opto/4_Optika_files/OK_04.pdf - Hudoba György –Optpelektronikai kommunikáció BMF-KKVFK-SzI 2002
I.3. http://www.webopedia.com/TERM/I/ITU.htm - Word Definition From the Webopedia Computer Dictinary
I.4. http://www.ee.columbia.edu/~pwhiting/lecture3.pdf - prof. Phil Whiting - Wireless & Mobil Networking I, Lecture 3: Propagation Large Scale Path Loss
I.5. http://www.solectek.hu/techlib/techpapers/whitepapers/wp-fresnel.html - Solectek Corporation - Fresnel zónák - Solectek információs oldalak
I.6. http://www.bjkmf.hu/bszemle/techn110106t.html - Horváth Zoltán ögy - A digitális domborzat modell alkalmazása az URH és mikrohullámú rádió-összeköttetés tervezése során I. - Bolyai szemle 2002. 1. szám
I.7. http://www.ieee.org/portal/site/mainsite - About IEEE, What is IEEE? – Általános leírás az IEEE – ről.
I.8. http://www.nhh.hu/menu2/m2_6/fnft/fnft-doc/fnft2002_06_mell.pdf - Kis hatótávolságú eszközök (SRD-k) részére kijelölhető frekvenciák, illetve frekvenciasávok és a vonatkozó nemzetközi dokumentumok.
I.9. http://perso.wanadoo.fr/jf.fourcadier/hyperfrequences/twist/twist_e.htm - Jean-François Fourcadier, (F4DAY) A Simple 2,3 GHz transmitter : the „twist” oscillator – Egyszerű 2,3 MHz-es adóállomás „twist” oszcillátorral – 2001
I.10. http://f5ad.free.fr/Docs_Composants/MSA0886.pdf - Cascadable Silicon Bipolar Amplifier – Technical data – MSA-0886 – Az MSA-0886 integrált áramkör adatlapja.
I.11. http://www.qsl.net/n9zia/wireless/new-prox-amp.html - One Watt 2.45 GHz Linear Amplifier –1 wattos líneáris erősítő
I.12. http://f5ad.free.fr/Docs_Composants/RF2126.pdf - RF2126 integrált áramkör termékleírása
I.13. http://www.alldatasheet.co.kr/datasheet-pdf/view/LINER/LTC1272-8CCN.html - Linerar Technology – LTC1272 integrált áramkör leírása
I.14. http://www.win.tue.nl/~aeb/comp/8051/set8051.html - 8051 Instruction Set – A 8051-es mikrokontroller utasításkészlete.
I.15. http://mazsola.iit.uni-miskolc.hu/DATA/segedletek/8051/index - A 8051 mikrokontroller bemutatása.
I.16. http://www.solectek.hu/techlib/techpapers/whitepapers/wp-los.html - Solectek Corporation - A rálátás - Solectek információs oldalak Ábrajegyzék
Mikrohullámú antenna -58- Irodalomjegyzékautomatikus beállítása
1. ábra: Az elektromágneses spektrum felosztása. [I.2.]......................................................6 2. ábra: Az optikai rálátás és az elektromágneses jel útja közötti különbség [I.16.]..........11 3. ábra: Fresnel-zónák........................................................................................................11 4. ábra: Talajreflexió..........................................................................................................13 5. ábra: Reflexió kialakulása épületen...............................................................................14 6. ábra: A légkörben lévő oxigén és vízgőz csillapításának hatása....................................15 7. ábra: Különböző intenzitású esők fajlagos csillapítása a frekvencia függvényében......16 8. ábra: Elhajlás az eltérő törésmutatójú légrétegek határán..............................................17 9. ábra: Átjátszóállomások elhelyezési lehetőségei...........................................................1810. ábra: Mikrohullámú antennák........................................................................................2011. ábra: Antenna iránykarakterisztikák polár-koordinátarendszerben................................2212. ábra: Antenna automatikus beállításának tömbvázlata..................................................2313. ábra: Az eredeti oszcillátorban használt rezonátor.........................................................2514. ábra: Az adó kapcsolási rajza.........................................................................................2615. ábra: Az adóteljesítmény növelése.................................................................................2616. ábra: A feszültség változásának hatása az oszcillátor frekvenciájára............................2817. ábra: A vevőegység tömbvázlata...................................................................................2918. ábra: Az automatikus finomhangoló feszültség bekötése az oszcillátor körbe..............3019. ábra: A hangolófeszültség előállítása.............................................................................3220. ábra: A léptetőmotor tekercseinek elhelyezkedése........................................................3221. ábra: A motormeghajtó-áramkör....................................................................................3322. ábra: A 89C51 mikrokontroller kivezetései...................................................................3423. ábra A mikrokontroller logikai kapcsolatai....................................................................3524. ábra: A program főbb részei...........................................................................................3725. ábra: A regiszterek tartalma...........................................................................................3926. ábra: A hangolás folyamatábrája....................................................................................4027. ábra: A KF szűrő átviteli függvénye..............................................................................4228. ábra: Az antenna beállításának menete..........................................................................4329. ábra: A 3. párhuzamos port kimenetei...........................................................................4430. ábra: A P3 port kimeneteinek változása az elforgatáskor..............................................4431. ábra: Az adatok elhelyezkedése a memóriában beolvasás után.....................................4532. ábra: A rögzített iránykarakterisztika részlet.................................................................4633. ábra: A P2 port engedélyezett és tiltott állapotai...........................................................4834. ábra: Az 1,2 másodperces időzítést végrehajtó szubrutin folyamatábrája....................4935. ábra: A készülék nézete..................................................................................................5036. ábra: A közdarab a motor tengelyén..............................................................................5037. ábra: Az antenna beállító egység felszerelése................................................................5138. ábra: Az egyes részfolyamatok időtartama....................................................................52
Mikrohullámú antenna -59- I. sz. mellékletautomatikus beállítása
1 sz.. melléklet: Elektromágneses hullámok felosztása
Mikrohullámú antenna -60- II. sz. mellékletautomatikus beállítása
II. sz. melléklet: 1 Watt kimeneti teljesítményű mikrohullámú erősítő
Az erősítő kapcsolási rajza
Alkatrészlista:C1 1μF
C2 1000pF
C3 1000pF
C4 22pF
C5 3,3pF
C6 2pF
C7 1,8pF
C8 1,6pF
L1 4,7nH
L2 ferritmagos folytótekercs
R1 2,2kΩ
R2 1kΩ
IC1 RF2126
Mikrohullámú antenna -61- III. sz. mellékletautomatikus beállítása
V. sz. melléklet: Az antennabeállító berendezés vezérlőprogramja
Alapbeállítások0000 mov P2,#80h hangólóegység középállásba állítása0003 mov P3,#01h motor tengelyének rögzítése
"start" gombra várakozás0006 mov A,P1 P1 ("start" gomb) beolvasása0008 subb A,#80h kivonás P1 MSB vizsgálatához000A jc 000Fh ha az MSB 0 (carry=1), ugrás a köv programrészre000C ljmp 0006 ha nem nyomtak "start"-ot, akkor vissza a vizsgálatra
3 másodperc várakozás (a "start" gomb elengesésére)000f mov A,#10h akkumulátorba 10h írása (időzítő ciklus ismétléseinek száma)0011 mov P3,#09h "hangolás" LED bekapcsolása0014 mov TMOD,#01h számláló 16 bitere állítása0017 mov TL0,#00h számláló kezdeti értékének beálltása001A mov TH0,#00h001D clr C carry bit törlése001E setb TR0 számláló (időzítő) elindítása0020 jnb TF0,0020h várakozás a számláló túlcsordulására0023 clr TR0 időzítő leállítása0025 clr TF0 TF0 túcsordulásjelző bit törlése (következő számláláshoz)0027 subb A,#01h akkumulátor értékének eggyel való csökkentése
0029 jnz 0014hvisszaugrás a ciklus elejére, amíg az akkumulátor nulla nem lesz
002B nop tartalékhely programmódosításokhoz002C nop tartalékhely programmódosításokhoz002D nop tartalékhely programmódosításokhoz002E nop tartalékhely programmódosításokhoz002F nop tartalékhely programmódosításokhoz0030 nop tartalékhely programmódosításokhoz0031 nop tartalékhely programmódosításokhoz0032 nop tartalékhely programmódosításokhoz0033 nop tartalékhely programmódosításokhoz0034 nop tartalékhely programmódosításokhoz
HANGOLÁS
Maximum keresés a frekvencia növelésével0035 mov R0,P0 P0 port beolvasása R0 regiszterbe0037 mov R1,P1 P1 port beolvasása R1 regiszterbe0039 inc P2 P2 port értékének növelése eggyel003B lcall 015Ah 100 ms késleltető szubrutin hívása003E mov R2,P0 P0 port beolvasása R2 regiszterbe0040 mov R3,P1 P1 port beolvasása R3 regiszterbe0042 mov A,R1 R1 beírása az akkumulátorba (a kivonáshoz kell)0043 clr C carry bit törlése0044 subb A,R3 R3 értékének kivonása az akkumulátorból0045 jc 0055h ha a carry bit 1-es (R3>A), akkor ugrás az 55h címre0047 jnz 0060h ha a kivonás eredménye nem nulla, akkor ugrás a 60h címre
ha ideér a program, akkor a kivonás eredménye nulla
Mikrohullámú antenna -62- III. sz. mellékletautomatikus beállítása
meg kell vizsgálni a kisebb helyiértékű biteket is0049 mov A,R0 R0 tartalmának beírása az akkumulátorba004A subb A,R2 R2 értékének kivonása az akkumulátorból 004B jc 0055h ha a carry bit 1-es (R3>A), akkor ugrás az 55h címre004D jz 0055h ha a kivonás eredménye nulla, akkor ugrás az 55h címre004F clr C carry bit törlése0050 ljmp 0060h ugrás a 60h címre0053 nop0054 nop0055 mov A,R3 R3 beírása az akkumulátoron keresztül R1-be0056 mov R1,A0057 mov A,R2 R2 beírása az akkumulátoron keresztül R0-ba0058 mov R0,A0059 ljmp 0039h ugrás vissza, mert a vett jel amplitúdója növekszik005C nop005D nop005E nop005F nop
Vizsgálat a másik irányban0060 dec P2 P2 port értékének csökkentése eggyel0062 clr C carry bit törlése
Ellenőrzés:, A maximum jelnagyságnál vagyunk-e?0063 mov A,P2 P2 beírása az akkumulátorba0065 subb A,#81h az akkumulátorból (P2) kivonunk 81h-t0067 jnc 0090h ha P2>80h, akkor növekedés után következett be a csökkenés
a maximumon vagyunk ugrás a hangolás végéhez
Maximum keresés lefelé történő hangolással0069 clr C carry bit törlése006A dec P2 P2 értékének csökkentése eggyel006C lcall 015Ah 100 ms késleltető szubrutin hívása006F mov R2,P0 P0 port beolvasása R2 regiszterbe0071 mov R3,P1 P1 port beolvasása R3 regiszterbe0073 mov A,P1 R1 beírása az akkumulátorba (a kivonáshoz kell)0074 subb A,R3 R3 kivonása az akkumulátorból (R1)0075 jc 0084h ha a carry bit 1-es (R3>A), akkor ugrás az 84h címre0077 jnz 008Bh ha az eredmény nem 0 (R1>R3), akkor ugrás a 8Bh címre0079 mov A,R0 R0 tartalmának beírása az akkumulátorba007A subb A,R2 R2 értékének kivonása az akkumulátorból 007B jc 0084h ha carry egyes (R2>R0), akkor ugrás a 84h címre007D jnz 0084h ha az eredmény 0 (R0=R2), akkor ugrás a 84h címre007F ljmp 008Bh ugrás a 8Bh címre, megvan a maximum0082 nop0083 nop0084 mov A,R3 R3 beírása az akkumulátoron keresztül R1-be0085 mov R1,A0086 mov A,R2 R2 beírása az akkumulátoron keresztül R0-ba0087 mov R0,A0088 ljmp 0069h ugrás a 69h címre a következő beolvasáshoz008B inc P2 P2 értékének növelése eggyel, az előző helyen volt a maximum
Mikrohullámú antenna -63- III. sz. mellékletautomatikus beállítása
008C nop008D nop008E nop008F nop
Az optimális jelszint beállítása0090 clr C carry bit törlése0091 mov A,P1 P1 beolvasása az akkumulátorba0093 subb A,#F8h F8h kivonása A-ból0095 jc 009Fh Ha P1 kisebb, mint F8, akkor ugrás a 9h-e a következő rutinra0097 inc P2 P2=P2-10099 lcall 0154h 100 ms késleltető szubrutin hívása009C ljmp 0090h vissza a beolvasáshoz
ANTENNABEÁLLÍTÁS
Elforgatás az egyik irányba009F mov R1,#1Ah R1 regiszterbe 1Ah beírása00A1 mov P3,#11h "beállítás" LED bekapcsolása00A4 mov R0,#11h R0 kezdeti beállítása00A6 clr C carry bit törlése00A7 mov A,R0 R0 tartalmának beírása az akkumulátorba00A8 subb A,#11h A=A-11h00AA jz 00C7h ha A 11 volt, akkor ugrás a C7h címre00AC mov A,R0 R0 tartalmának beírása az akkumulátorba00AD subb A,#12h A=A-12h00AF jz 00CCh ha A 12 volt, akkor ugrás a CCh címre00B1 mov A,R0 R0 tartalmának beírása az akkumulátorba00B2 subb A,#14h A=A-14h00B4 jz 00D3h ha A 14 volt, akkor ugrás a D3h címre00B6 ljmp 0151h ha erre a sorra ér a program hiba van, ugrás a hibajelzésre00B9 mov P3,R0 R0 tartalmának kiírása a P3 portra00BB lcall 0130h 1,2 másodperces várakozás hívása00BE mov A,R1 R1 beírása az akkumulátorba (a kivonáshoz kell)00BF subb A,#01h A=A-1 (R1=R1-1)00C1 mov R1,A A tartalmának kiírása az R1 regiszterbe00C2 jz 00DAh ha A értéke nulla (a ciklus 25-ször lefutott), urgás DAh-ra00C4 ljmp 00A6h vissza a ciklus elejére00C7 mov R0,#12h 12h beírása az R0 regiszterbe00C9 ljmp 00B9h visszaugrás a forgató részhez00CC mov R0,#14h 14h beírása az R0 regiszterbe00CE nop00CF ljmp 00B9h visszaugrás a forgató részhez00D2 nop00D3 mov R0,#11h 11h beírása az R0 regiszterbe00D5 ljmp 00B9h visszaugrás a forgató részhez
Mérés00D8 nop00D9 nop00DA mov R0,#F7h F7h beírása R1-be (a memória legfelső címe)
Mikrohullámú antenna -64- III. sz. mellékletautomatikus beállítása
00DC clr C carry bit törlése00DD nop00DE mov @R1,P1 az R1 által megcímzet memóriarekeszbe P1 beírása00E0 dec R1 R1=R1-100E1 mov @R1,P0 az R1 által megcímzet memóriarekeszbe P0 beírása00E3 dec R1 R1=R1-100E4 mov A,R1 R1 tartalmának betöltése az akkumulátorba00E5 subb A,#17h A=A-17h00E7 jc 120h mérés vége00E9 mov A,R0 R0 beírása A-ba00EA subb A,#11h A=A-11h00EC jz 0108h ha A 11 volt, akkor ugrás a 108h címre00EE mov A,R0 R0 beírása A-ba00EF subb A,#12h A=A-12h00F1 jz 010Dh ha A 12 volt, akkor ugrás a 10Dh címre00F3 mov A,R0 R0 beírása A-ba00F4 subb A,#14h A=A-14h00F6 jz 0112h ha A 14 volt, akkor ugrás a 112h címre00F8 ljmp 0151h hiba van, urás a hibajelzésre00FB mov P3,R0 R0 kiírása P3-ra (forgatás végrehajtása)0100 clr C carry bit törlése0101 nop0102 nop0103 nop0104 ljmp 00DEh visszaugrás a mérési ciklus elejére0107 nop0108 mov R0,#14h 14h beírása az R0 regiszterbe010A ljmp 00FBh visszaugrás a mérésbe010D mov R0,#11h 11h beírása az R0 regiszterbe010F ljmp 00FBh visszaugrás a mérésbe0112 mov R0,#12h 12h beírása az R0 regiszterbe0114 ljmp 00FBh visszaugrás a mérésbe0117 nop
A maximum kiválasztása0118 mov R7,#00h aktuális pozíció nullázása011A mov R4,#00h maximális érték nullázása (2.bájt)011C mov R5,#00h maximális érték nullázása (1.bájt)011E mov R1.#14h pointer (R1) beállítása a kezdeti értékre0120 mov a,@R1 az R1 által megcímzett memóriacím beolvasása A-ba (alsó bájt)0121 mov R4,A A kiírása az R4 regiszterbe0122 inc R1 R1=R1+1
0123 mov A,@R1az R1 által megcímzett memóriacím beolvasása A-ba (felső bájt)
0124 mov R5,A A kiírása az R5 regiszterbe0125 clr C carry bit törlése0126 nop0127 nop0128 ljmp 0180h A program folytatása a 180h címnél
Az időzítő szubrutinok átugrása0180 inc R1 R1=R1+10181 mov A,R1 R1 tartalmának betöltése az akkumulátorba
Mikrohullámú antenna -65- III. sz. mellékletautomatikus beállítása
0182 subb A,#7Eh R1 vizsgálata 0184 jnc 01A3h ha R1>7E, akkor minden értéket megvizsgáltunk0186 mov A,@R1 az aktuális pozíció alsó bájtjának beolvasása0187 mov R2,A A kiírása R2-be0188 inc R1 R1=R1+10189 mov A,@R1 az aktuális pozíció felső bájtjának beolvasása018A mov R3,A A kiírása R3-ba018B clr C carry bit törlése018C subb A,R5 aktuális érték kivonása a mex értékből (felső bájt)018D inc R7 aktuális pozíció léptetése018E jz 0195h ha a kivonás eredménye nulla, akkor ugrás a 195h címre0190 jnc 019A ha az eredmény pozití, az aktuális érték nagyobb a max.-nál0192 ljmp 0180h vissza a ciklus elejére0195 clr C carry bit törlése0196 mov A,R2 aktuális alsó bájt beolvasása A-ba0197 subb A,R4 aktuálisból a maximális alsó bájt kivonása0198 jc 0180h ha a maximális a nagyobb vissza a ciklus elejére019A mov A,R7 aktuális pozíció beolvasása019B mov R6,A kiírása, mint maximális019C mov A,R2 aktuális alsó bájt beolvasása A-ba019D mov R4,A kiírása, mint maximális019E mov A,R3 aktuális felső bájt beolvasása019F mov R5,A kiírása, mint maximális01A0 ljmp 0180h visszaugrás a vizsgálat elejére
A maximális értékkel rendelkező helyek megszámlálása01A3 mov R7,#00h R7 regiszter nullázása01A5 mov A,#14h 14h beírása az akkumulátorba01A7 add A,R6 az akkumulátor értékének növelése R6 tartalmával01A8 add A,R6 az akkumulátor értékének növelése R6 tartalmával01A9 add A,#01h A=A+101AB mov R1,A az akkumulátor tartalmának kiíratása az R1 regiszterbe01AC mov A,@R1 az R1 által megcímzett memóriaterület beolvasása A-ba01AD subb A,R5 A értékéből R5 értékének kivonása01AE dec R1 R1=R1-101AF jnz 01BAh ha @R1 nem egyenlő R5-tel ugrás a következő programrészhez01B1 mov A,@R1 az R1 által megcímzett memóriaterület beolvasása A-ba01B2 subb A,R4 A értékéből R4 értékének kivonása01B3 dec R1 R1=R1-1
01B4 jnz 01BAhha @R1 nem egyenlő R4-gyel ugrás a következő programrészhez
01B6 inc R7 R7 értékének növelése 1-gyel01B7 ljmp 01ACh ugrás a vizsgálat elejére
A középső pozíció kiszámítása01BA mov A,R7 R7 tartalmának beolvasása az akkumulátorba01BB mov B,#02h 02 h beírása a B regiszterbe01BE div AB A=A/B egészrész B=A/B maradék01BF mov R7,A A tartalmának kiírása az R7 regiszterbe01C0 mov A,#32h 32h (50d) beírása az akkumulátorba01C2 subb A,R6 R6 kivonása az akkumulátorból01C3 subb A,R7 R7 kivonása az akkumulátorból
Mikrohullámú antenna -66- III. sz. mellékletautomatikus beállítása
01C4 mov R1,A a végeredmény kiírása az R1 regiszterbe01C5 nop01C6 nop01C7 nop01C8 nop01C9 nop
Beállitás a kiszámított pozícióba01CA mov A,R0 R0 beírása A-ba01CB subb A,#11h A=A-11h01CD jz 01EAh ha az eredmény nulla, ugrás 1EAh címre01CF mov A,R0 R0 beírása A-ba01D0 subb A,#12h A=A-12h01D2 jz 01F0h ha az eredmény nulla, ugrás 1F0h címre01D4 mov A,R0 R0 beírása A-ba01D5 subb A,#14h A=A-14h01D7 jz 01F6h ha az eredmény nulla, ugrás 1F6h címre01D9 ljmp 0151h hiba van, urás a hibajelzésre01DC mov P3,R0 R0 kiírása P3-ra (forgatás végrehajtása)01DE lcall 0130h 1,2 másodperces várakozás hívása01E1 mov A,R1 R1 beolvasása A-ba01E2 subb A,#01h A=A-101E4 jz 01FCh ha az eredmény nulla a beállítás kész01E6 mov R1,A A tartamának beírása az R1 regiszterbe01E7 ljmp 01CAh visszaugrás a ciklus elejére01EA clr C carry bit törlése01EB mov R0,#12h 12h beírása az R0 regiszterbe01ED ljmp 01DCh vissza a ciklusba01F0 clr C carry bit törlése01F1 mov R0,#14h 14h beírása az R0 regiszterbe01F3 ljmp 01DCh vissza a ciklusba01F6 clr C carry bit törlése01F7 mov R0,#11h 11h beírása az R0 regiszterbe01F9 ljmp 01DCh vissza a ciklusba
A beállítás befejezése01FC mov A,R0 R0 beírása A-ba01FD add A,#80h A=A+80h (a "hangolás" LED kigyújtása)01FF mov P3,A A kiírása a P3 portra. Beállítás vége
Késleltető szubrutinok
1,2 másodperces késleltetés0130 clr C carry bit törlése0131 mov A,#06h A=6 (6-szor fut le az időzítés)0133 nop0134 mov TMOD,#01h számláló 16 bitere állítása0137 mov TL0,#00h számláló alsó bájtjának kezdeti értékének beálltása013A mov TH0,#00h számláló felső bájtjának kezdeti értékének beálltása013D nop013E nop013F setb TR0 számláló (időzítő) elindítása
Mikrohullámú antenna -67- III. sz. mellékletautomatikus beállítása
0141 jnb TF0,0141h várakozás a számláló túlcsordulására0144 clr TR0 időzítő leállítása0146 clr TF0 TF0 túcsordulásjelző bit törlése (következő számláláshoz)0148 subb A,#01h akkumulátor értékének eggyel való csökkentése
014C ljmp 0134hvisszaugrás a ciklus elejére, amíg az akkumulátor nulla nem lesz
014F nop0150 ret visszatérés a szubrutinból
(ugrás a szubrutin hívást követő utasításra)
100 milliszekundumos késleltetés és hangolási hiba vizsgálat015A clr C carry bit törlése015B mov TMOD,#01h számláló 16 bitere állítása015E mov TL0,#CAh számláló alsó bájtjának kezdeti értékének beálltása0161 mov TH,#7Dh számláló felső bájtjának kezdeti értékének beálltása0164 setb TR0 számláló (időzítő) elindítása0166 jnb TF0,0166h várakozás a számláló túlcsordulására0169 clr TR0 időzítő leállítása016B clr TF0 TF0 túcsordulásjelző bit törlése (következő számláláshoz)016D mov A,P2 P2 port beolvasása A-ba016F subb A,#40h A=A-40h 0171 jc 17Ah ha A kisebb, mint 40h, hiba, ugrás a hibajelzésre0173 mov A,#C0h C0h érték beírása az akkumulátorba0175 subb A,P2 P2 kivonása A-ból
0177 jc 017Ahha P2 értéke nagyobb, mint C0h, akkor hiba, ugrás a hibajelzésre
0179 ret
HIBAJELZÉSEK
Hangolási hiba
017A mov P3,#28hhangolás és hiba LED kigyújtása, motor tengelyének elengedése
017D ljmp 1000h kiugrás a programból
Beállítási hiba0151 mov P3,#30h a beállítás és a hiba LED kigyújtása, motor elengedése0154 ljmp 1000 kiugrás a programból