xx xx xx xxxxxx xxxxxxxxx
xx xx xx xx xx
xx xx xx xxxxx xx kolokwium 2
xx xx xx xxxxxx xx xx
xx x x xx xx xx xx xx
xx x xxx xxxxx xxxxxx xx
2007/2008 by aikon
MODULACJA IMPULSOWA
Fala nośna - nie ma charakteru ciągłego lecz stanowi ciąg równo oddalonych impulsów
T0 - okres powtarzania impulsów
ci(t) - funkcja opisująca pojedynczy impuls
Twierdzenie Kotlielnikowa-Shannona
czyli Tp <= ½ Tm !!!!!!
Żeby przesłać kompletny sygnał bez uszczerbku dla informacji musimy wysyłać co najmniej 2fm próbek na sekundę.
Rodzaje analogowej modulacji impulsowej:
- PAM - Pulse Amplitude Modulation, modulacja amplitudy impulsów, odpowiednik AM
- PPM - Pulse Position Modulation, modulacja położenia impulsów, odpowiednik FM
- PDM - Pulse Duration Modulation, modulacja czasu trwania impulsów
PAM - modulacja amplitudy impulsów
Fala nośna:
Funkcjonał modulacji jest równy sygnałowi modulującemu
Sygnał zmodulowany:
Rodzaje próbkowania
- idealne
Fala nośna w postaci ciągu impulsów Diraca:
Sygnał zmodulowany ma zatem postać:
widmo sygnału zmodulowanego stanowi ciąg powtórzeń sygnału modulującego:
- naturalne - próbkowanie odbywa się przy pomocy wąskich impulsów jednostkowych 
Widmo tych impulsów:
Widmo sygnału zmodulowanego:
- chwilowe - nie zmienia się kształt impulsów fali nośnej
Równanie sygnału zmodulowanego:
Widmo sygnału zmodulowanego:
PPM, PDM - brak pytań w teście.
PCM - modulacja impulsowo-kodowa (Pulse Code Modulation)
Za twórcę PCM uznaje się A. H. Reevesa w roku 1937. Jednak systemy PCM weszły do eksploatacji dopiero w latach 60-tych i od tego czasu obserwuje się ich szybki rozwój.
Zalety PCM:
- duża odporność na zakłócenia
- mała wrażliwość na zmiany parametrów toru
- możliwość regeneracji, co zapewnia stałą wartość stosunku sygnał/szum na całej długości toru
- łatwość współpracy z elektronicznymi centralami komutacyjnymi
Wady PCM:
- konieczność przenoszenia znacznie szerszego pasma niż w systemach analogowych. Pasmo PCM jest 7-8 razy szersze niż w systemach analogowych
Schemat systemu telekomunikacyjnego z modulacją impulsowo-kodową:
(wzięte ze slajdów La Toffique'a, w Bemie jest nieco inaczej)
Nadajnik:
Tor transmisyjny:
Odbiornik:
Kwadrat całkowitego błędu kwantowania (kwantowanie równomierne)
Stosunek wartości średniej kwadratowej sygnału do wartości średniej kwadratowej błędu:
- dla sygnału sinusoidalnego (bo P=1/2)
Liczba przedziałów kwantowania M dla N elementów kodu binarnego - bierzemy z tabelki (ogólnie M=2N):
W przypadku rzeczywistych sygnałów kwantowanie równomierne nie jest korzystne.
Charakterystyki kompresji - kwantowanie nierównomierne:
- charakterystyka typu μ
, przy czym μ=100 lub μ=255
- charakterystyka typu A
przy czym A=87,6
Kompandor = kompresor + ekspandor
Zysk kompandora - dla A=87,6 otrzymuje się 16-krotne zmniejszenie poziomów kwantyzacji dla małych sygnałów, tzn. zysk kompandora wynosi 24,1 dB.
SYSTEMY WIELOKROTNE
Rodzaje systemów wielokrotnych
- FDM - z podziałem częstotliwościowym (Frequency Division Multiplex)
- TDM - z podziałem czasowym
- CDM - z podziałem kodowym
- PDM - z podziałem fazowym
- z rozdziałem według kształtu sygnałów
- z rozdziałem według poziomu sygnałów
- SDM - z rozdziałem przestrzennym
Obecnie najbardziej rozpowszechnione są pierwsze trzy (FDM, TDM i CDM).
Najbardziej rozpowszechnioną jest FDM. Pojawiła się w latach 30-tych ubiegłego wieku. Krotność dochodzi do 10800 kanałów.
Pasmo częstotliwości przeznaczone na jeden kanał w telefonii wielokrotnej wynosi 4 kHz (czyli szersze niż pasmo oryginalne, np. dla telefonii 0,3-3,4 kHz).
Kanały łączy się w grupy, a następnie w grupy wyższego rzędu. Podstawową grupą pierwotną jest grupa 12-kanałowa, zajmująca pasmo 4*12 = 48 kHz. Pięć grup pierwotnych tworzy grupę wtórną 5*48 = 240 kHz.
Krotności systemu: 1, 12, 24, 60, 120, 300, 960, 1260, 1800 (1920), 2700, 3600, 7200, 10800
Systemy PCM pierwszego rzędu (stosowane w TDM) zatwierdzone przez CCITT:
- PCM-24 o przepływności 1544 kbit/s
- PCM-30 o przepływności 2048 kbit/s
SZUMY
Podstawowy podział szumów:
Zakłócenia powodowane przez człowieka
Zakłócenia interferencyjne mają wyraźnie określone widmo (często ograniczone do jednego prążka - fala nośna).
Zakłócenia przemysłowe maja bardzo szerokie widmo: od 50 Hz do 1 GHz.
Poziom zakłóceń przemysłowych maleje ze wzrostem częstotliwości o 28 dB na dekadę.
Źródła zakłóceń przemysłowych można podzielić na dwie kategorie:
- systemy energetyczne, które generują i przenoszą zakłócenia przez dołączone do nich urządzenia elektryczne - częstotliwości mniejsze niż 10 MHz
- urządzenia zapłonowe pojazdów samochodowych - w zakresie 0,02 do 1 GHz i wyżej.
Zakłócenia naturalne o charakterze makroskopowym
Dzielimy na:
- atmosferyczne
- kosmiczne
Przyczyną powstawania zakłóceń atmosferycznych są wyładowania elektryczne między chmurą a ziemią. Zakłócenia powstałe pod wpływem wyładowań elektrycznych możemy podzielić na dwa rodzaje:
- zakłócenia lokalne - objawiające się pojawianiem trzasków w odbiornikach radiowych
- zakłócenia dalekie - objawiające się ciągłym, słabym szumem w odbiorniku
Izoplety - linie na mapie łączące punkty o jednakowych zakłóceniach
Przy częstotliwościach powyżej 40 MHz poziom zakłóceń atmosferycznych znacznie się obniża.
Zjawiska burzowe występują na 0.16% powierzchni Ziemi jednocześnie.
W każdej sekundzie obserwujemy 100 wyładowań i 1000 burz.
Burza obejmuje 20-200 km2 powierzchni i przesuwa się z prędkością 30-50 km/h. Nad lądami burze najczęściej występują w okresie letnim w godzinach 13-15. Nad morzami - zimą w godzinach nocnych i rannych. Zazwyczaj trwają 1 do 2 godzin. Aktywność burzowa różnych rejonów jest niejednorodna - najwięcej dni burzowych w Afryce, Ameryce Południowej i Azji (ponad 100 dni burzowych w roku).
W zakresie fal metrowych głównym źródłem zakłóceń jest promieniowanie dochodzące z różnych miejsc Galaktyki oraz obszarów pozagalaktycznych, jak również promieniowanie radiogwiazd , planet, Słońca i Księżyca.
Promieniowanie źródeł znajdujących się poza ziemią nazywa się promieniowaniem kosmicznym, a zakłócenia przez nie powodowane - zakłóceniami kosmicznymi.
Wzór Rayleigha-Jeansa:
Częstotliwościowa zależność zastępczej temperatury szumów kosmicznych dla wszystkich obszarów nieba ma postać
gdzie α = 2,4
Szumy fluktuacyjne
Dwa skrajne przypadki:
fluktuacje prądów i napięć w przewodnikach metalicznych przy termodynamicznej równowadze z promieniowaniem (szum cieplny oporności) - Einstein 1907
fluktuacje prądu elektronowego w diodzie próżniowej (szum śrutowy) - Shottky 1918
Parametry szumowe
napięcie (prąd) szumów
moc szumów
temperatura szumowa
współczynnik szumów
Szum cieplny
Schemat zastępczy z Thevenina 
, jak dwa oporniki szeregowo to 
, jak dwa oporniki równolegle to 
Schemat zastępczy z Nortona 
Gęstość mocy dysponowanej szumu cieplnego:
W temperaturze pokojowej, uwzględniając dwa pierwsze wyrazy rozwinięcia w szereg:
Moc dysponowana źródła szumu cieplnego jest proporcjonalna do iloczynu szerokości pasma B układu przez temperaturę źródła
Równoważna temperatura szumów: 
Szum typu 1/f - rośnie wraz ze zmniejszaniem częstotliwości
przyrządy elektronowe i jonowe
przewodniki niemetaliczne
czynne elementy półprzewodnikowe
Szum impulsowy - przyczyny:
procesy przejściowe (stany nieustalone) podczas komutacji w centralach telefonicznych
wyładowania koronowe w liniach transmisyjnych
niedostateczne tłumienie między torami transmisyjnymi różnych systemów
występowanie burz z piorunami w pobliżu napowietrznych torów kablowych, a także w pobliżu tras linii radiowych
Współczynnik szumów
Charakteryzuje własności szumowe wzmacniacza. Pojęcie współczynnika szumów odnosi się do wzmacniacza idealnego - bezszumnego. Współczynnikiem szumów nazywamy stosunek mocy szumu wydzielanej na dopasowanym obciążeniu w wąskim paśmie częstotliwości df do mocy szumu na wyjściu wzmacniacza idealnego.
Inna definicja współczynnika szumów - stosunek sygnał/szum na wejściu do stosunku sygnał/szum na wyjściu układu:
Związek między temperaturą szumową a współczynnikiem szumów:
Współczynnik szumów dopasowanego tłumika:
Zastępcza temperatura szumowa tłumika:
Jeśli tor znajduje się w temperaturze 290K, to:
Współczynnik szumów w kaskadowym połączeniu czwórników:
Zastępcza temperatura szumowa w kaskadowym połączeniu czwórników:
Charakterystyka szumowa modulacji - funkcyjna zależność między stosunkiem sygnału do szumu na wejściu i wyjściu odbiornika
Szum biały, szum biały wąskopasmowy
Szum biały wąskopasmowy można przedstawić w postaci przebiegu wielkiej częstotliwości o wolnozmiennej w czasie amplitudzie i fazie.
Widmowa gęstość mocy szumu białego jest stała: 
1
Wyszukiwarka