Transcript spektri
Luku 1. Siirtotekniikan käsitteitä – Taajuus Figure 3.7 The time-domain and frequency-domain plots of a sine wave 1 TLTP s2010 / AVi Lähde: Forouzan, B. A., Datacommunications and networking, New York, McGraw-Hill, 2007, 4th ed. 11.10.2010 Luku 1. Siirtotekniikan käsitteitä – Taajuus Figure 3.8 The time domain and frequency domain of three sine waves 2 TLTP s2010 / AVi Lähde: Forouzan, B. A., Datacommunications and networking, New York, McGraw-Hill, 2007, 4th ed. 11.10.2010 Luku 1. Siirtotekniikan käsitteitä v Kahden pyörivän vektorin: A ja B projektiot Amplitudi Aika t Huipusta huippuun Jännite U Vaihe-ero Jakso 3 TLTP s2010 / AVi 11.10.2010 Luku 1. Signaalien esitys taajuustasossa • Kaikki signaalit voidaan esittää eri taajuisten signaalien summana: Fourier-sarjat • s(t)=A1sin(2f1t+1) + A2sin(2f2t+2) + A3sin(2f3t+3) + … Suorakaideaalto 8 7 6 Summa-aalto=suorakaideaalto 5 2. harmooninen 250 Hz, amplitudi 1/5 4 3 2 1. harmoninen 150 Hz, amplitudi 1/3 Perustaajuus 50 Hz 1 0 -1 0 0.005 0.01 0.015 0.02[s] Aika, [ms] 0.025 0.03 0.035 0.04 Kuva 1. Suorakaideaallon rakentuminen eri taajuuksista. 4 TLTP s2010 / AVi 11.10.2010 Luku 1. Siirtotekniikan käsitteitä v Signaali koostuu yleensä useammasta harmonisesti värähtelevästä komponentista 1 sin2 f t 1 1 sin2 3 f t 3 1 1 sin2 f t sin2 3 f t 1 3 Signaalikuvaajia 5 TLTP s2010 / AVi 1 k sin 2 kf t K 1 11.10.2010 Luku 1. Kanttiaallon rakentuminen kolmesta ensimmäisestä komponentista 6 TLTP s2010 / AVi Lähde: Forouzan, B. A., Datacommunications and networking, New York, McGraw-Hill, 2007, 4th ed. 11.10.2010 Luku 1. Kanttiaallon tarkastelu taajuustasossa Kanttiaallon lähetys vaatii äärettömän taajuuskaistan.Tällaista materiaalia ei kuitenkaan ole olemassa (aina kaistarajoitettuja) Kanttiaallon rakentuminen kolmesta ensimmäisestä komponentista: 7 TLTP s2010 / AVi Lähde: Forouzan, B. A., Datacommunications and networking, New York, McGraw-Hill, 2007, 4th ed. 11.10.2010 Luku 1. Siirtotekniikan käsitteitä – kaistanleveys suodattaa v Siirtotien kaistanleveys rajoittaa sen yli kulkevia taajuuksia v Siirtotien läpäisevät sellaiset taajuudet, jotka “mahtuvat” kaistaan. Muut vaimenevat / vaimennetaan pois. v Signaali vääristyy, jos kaikki “rakennusosat” eivät pääse perille. k sin 2 kf t 1 1 1 sin2 f t sin2 3 f t 1 3 K 1 Kaistanleveys f - 3f 8 TLTP s2010 / AVi 11.10.2010 Luku 1. Siirtotekniikan käsitteitä - taso v Taso (level) kuvaa signaalin suuruutta (jännite, teho) ei laatua L = 10 log10 L = 20 log10 9 TLTP s2010 / AVi Pout Pin Uout Uin 11.10.2010 Luku 1. Desibeli – SUHDELUKU! Havainnollisemmat suhdeluvut saadaan, kun otetaan suureiden suhteesta logaritmi, jonka perusyksikkö on nimetty ”beliksi” (B). Sen kymmenesosa on desibeli (dB): Tehosuhde desibeleinä: AP,dB = 10∙log10(Pout/Pin) 10 TLTP s2010 / AVi 11.10.2010 Luku 1. Desibeli (dB) – SUHDELUKU! Lin log: Tehosuhde, dB: Jännitesuhde, dB : Virtasuhde, dB : (1) (2) (3) AP,dB = 10∙log10(Pout/Pin) AU,dB = 20∙log10(Uout/Uin) AI,dB = 20∙log10(Iout/Iin) (4) (5) (6) Pout/Pin = 10A/10 Uout/Uin = 10A/20 Iout/Iin = 10A/20 Log Lin: Tehosuhde: Jännitesuhde: Virtasuhde: 11 TLTP s2010 / AVi 11.10.2010 Luku 1. Siirtotekniikan käsitteitä vaimennus v Suhteellinen vaimennus kuvaa siirtotien kahden pisteen välistä tason muutosta desibeleinä Esimerkiksi siirtojärjestelmän kokonaisvaimennus (vahvistus) on 13 dB kun G1 vahvistaa 10 dB, kaapeli vaimentaa 12 dB ja G2 vahvistaa 15 dB. Sisäänmenevä teho Pin on kasvanut (vahvistunut) 13 dB tullessaan ulostuloon Pout v 12 10dB – 12 dB + 15dB = 13 dB TLTP s2010 / AVi 11.10.2010 Luku 1. Siirtotekniikan käsitteitä – absoluuttinen taso v Absoluuttisessa tasossa mitattavaa arvoa verrataan tiettyyn kiinteään vertailuarvoon Kun esimerkkimme siirtojärjestelmän kokonaisvaimennus (vahvistus) oli 13 dB ja jos Pin on 100 mW saadaan Pout:n absoluuttiseksi tehotasoksi 33 dBm kun vertailutehon käytetään 1 mW. v 13 P = 10 13/10 * 100 mW = 2000 mW TLTP s2010 / AVi N = 10 log10 2000 mW 1 mW = 33 dBm 11.10.2010 Luku 1. Siirtotekniikan käsitteitä – absoluuttinen taso v Absoluuttisessa tasossa vertailuarvoja ovat: Tehotasot 1 mW 1 µW 1W Jännitetasot 1V 1 mV 1 µV v 14 standardi dB(mW) dB(µW) dB(W) yleinen dBm dBµW dBW dB(V) dB(mV) dB(µV) dBV dBmV dBµV dB –merkinnän perässä on liite, joka kertoo vertailuarvon TLTP s2010 / AVi 11.10.2010 Luku 1. dBm ja dBµV dBm (dBmW) dBV Tehotaso voidaan ilmoittaa Jännitetaso voidaan ilmoittaa yhteen mW:in verrattuna: yhteen V:in verrattuna Ap = 10 log10 (P/1mW) dBm AV = 20 log10 (V/1V) dBV dBm <=> P [mW] 0 dBm = mW 10dBm = mW 20dBm = mW 30dBm = mW 40 dBm = mW 60 dBm = mW 100dBm = mW 15 TLTP s2010 / AVi dBV <=> U [V] 0 dBV = V 10 dBV = V 20 dBV = V 30 dBV = V 40 dBV = V 60 dBV = V 100 dBV = V 11.10.2010 Luku 1. Siirtotekniikan käsitteitä Kohina v Kun kohina otetaan huomioon, saadaan signaalin ja kohinan suhteelle S/N arvo desibeleissä (S/N )dB= 10 log10 v Signaalin teho Kohinan teho Shannonin teoreema antaa suurimman mahdollisen siirtonopeuden C yhteydelle, jonka kaistanleveys on W C = W log2 (1 + S/N) Huom! S/N on signaalin teho/kohinan teho. Ei siis (S/N)dB Saatu arvo on teoreettinen maksimiarvo, joka mm. edellyttää, että kohina on valkoista. Impulssikohinaa, vaimennusta tai viivevääristymää ei huomioida 16 TLTP s2010 / AVi 11.10.2010