Transcript ppt

Brezžično širjenje informacij
• Elektromagnetno
valovanje (emv)
– električno in
magnetno polje v
prostoru in času
– naprave
– poti širjenja
– zanesljivost naprav in
prenosa informacij
• Elektromagnetno
sevanje (EMS)
– učinki na okolico
naprav
– učinki na človeka
250 W
satelit GNSS
Naravni zakoni
(upad zaznane moči z oddaljenostjo)
1W
izvor motenj
Razširjanje elektromagnetnega
valovanja (emv)
• Generiranje emv
• Več poti razširjanja radijskih valov
• Oddajniki in sprejemniki
– osnovni shemi
– usmerjenost, polarizacija anten
– izsevana moč in domet
• Modulacija (informacija + nosilni signal)
• Oddajna moč, impedanca izvora in antene
– Odboj nazaj na spremembah impedance!
Omejitve seval emv
• Omejitve s stališča uporabnika: specifična
vsrkana moč Specific Absorption Ratio
SAR = ( E2)/
– efektivna vrednost električne poljske jakosti E
– tkivo: specifična prevodnost  in specifična gostota 
(El. praktikum, Priloge)
Nadzor nad izvori
• Vdorna globina? Globina, do katere
samo lahko zaradi kožnega pojava
prodrejo VF EMS ali v prevodne površine
(kovine) ali v izpostavljena tkiva, (nekaj
mm, cm, odvisna od frekvence).
Modulacija
• Zakaj moduliramo?
• Pomembni pojmi:
–
–
–
–
–
pasovna širina
nosilni signal (sinus določene frekvence)
informacijski signal (zvoki v telefoniji ali znaki v telegrafiji)
modulirani nosilni signal
nameni uporabe različnih vrst (katero modulacijo rabi
radio, katero GSM?)
Modulacija
• Splošno
Moduliramo nosilni signal.
Če so nespremenljive:
A .. amplituda
c .. frekvenca
 .. faza
zapišemo modulirani nosilni signal:
u (t )  A cos(c t   )
Ko spreminjamo samo amplitudo (ne frekvence ali faze):
u (t )  f (t )  cos(c t   )
u(t)
Ko spreminjamo samo frekvenco (ne amplitude ali faze):
u (t )  A cos((c  g (t ) )t   )
Ko spreminjamo samo fazo (ne amplitude ali frekvence):
u (t )  A cos(c t  h   (t ))
Amplitudna modulacija
• Spreminjamo amplitudo nosilnega
signala, funkcija f(t)
f(t)
f(t)
f(t)
Frekvenčna modulacija
• Spreminjamo frekvenco nosilnega signala,
funkcija g(t) pri znani frekvenčni deviaciji
Δω
Če se amplituda informacijskega signala spreminja
največ za vrednost ±ΔU, se frekvenca moduliranega
signala spreminja največ za vrednost ωc ± Δω (na
primer: Δω = 6 kHz x 2π).
g(t)
+ΔU
-ΔU
Pasovna širina
• Podelitev frekvenčnega pasu dovoljuje
uporabo spektra zgolj v določenem
območju


Za posamezne modulacije rabimo…
• ceneni
pri AM vplivamo na
kakovostni
sprejemnik
pri FM vplivamo na
digitalni *
pri
 M vplivamo na
*za velike hitrosti prenosa
podatkov; primerjava AM in M
kaže, da na enaki pasovni širini,
M prenaša več podatkov kot
AM
Razmerje signal / šum (SNR)
Ali bo naprava signal (signal merjene veličine, informacijski signal) lahko rekonstruirala ali ne?
Moč (oddanega) signala, občutljivost sprejemnika
Moč toplotnega šuma elektronskih naprav in okolice
–
a) radijski sistem,
–
b) radar (signal se na razdalji R od oddajnikove antene odbija od prevodne površine k sprejemniku)
Psignal
Pšum
razmerje signal/šum med drugim odvisno od frekvence, oddaljenosti, slabljenja
  
PT GT GR 

4

R



kT0 BFn
2

  
PT GT GR 

4

R
4 LR 2



kT0 BFn
2
Psignal
Pšum
kTo .. močnostna gostota frekvenčnega spektra šuma [W/Hz]
B .. efektivna pasovna širina (-3dB) [Hz]
Fn .. šumno število [ ]
PT .. oddajna moč v konici [W]
GT, GR .. dobitka anten oddajnika in sprejemnika [ ]
λ .. valovna dolžina [m]
L .. skupno slabljenje [ ]
R .. oddaljenost antene od odbojne površine [m]
σ .. velikost odbojne površine [m2]
radarska enačba
•
Friis, 1946
•
•
•
Slabljenje vzdolž poti
razširjanja
•
Ko se signal v obliki elektromagnetnega vala razširja v prostor ali ko se
sprememba napetosti razširja po kablu z oddaljevanjem od izvora, se njegova
moč zaradi same razdalje zmanjšuje.
• Ker pa je sredstvo, skozi katerega se signal razširja, realno, nastajajo izgube,
ki jih povzema izraz slabljenje
• Če je sredstvo linearno, je slabljenje sorazmerno razdalji do izvora oz.
dolžini kabla do oddajnika
 Pna koncu 
L  10 log 

P
 na začetku 
Pna koncu .. moč signala na koncu obravnavane poti [W]
Pna začetku .. moč signala ob izvoru [W]
L .. slabljenje [dB]
Sklepi
• Zapomnimo si
– moč signala na mestu sprejemnika je določena z
oddaljenostjo od izvora in vmesnega slabljenja
– razmerje signal/šum (Friis) je pomembno na mestu
sprejemnika
– spekter elektromagnetnih valovanj (emv)
– zakaj so signali modulirani
– slabljenje