10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

1

Temat 15.

 

• Układy PLL •

• Transmisja sygnałów •

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

2

PLL - ang. Phase-Locked Loop - układ z 
pętlą sprzężenia fazowego - układ 
śledzący z fazową, automatyczną 
regulacją częstotliwości.

~

~

u

s

(t

)

u

g

(t

)

Układ PLL

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

3

Wybrane zastosowania układu 

PLL

1. Demodulator 
FM

Układ PLL w stanie synchronizmu 

śledzi zmiany częstotliwości sygnału 

wejściowego. Jeżeli więc sygnałem 

wejściowym jest sygnał FM, to napięcie 

na 

wejściu

  

generatora VCO

 

odwzorowuje zmiany częstotliwości 

tego sygnału, tj. demoduluje go.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

4

2. Demodulator 
AM

Syg. AM

 









0

0

0

t

sin

t

U

U

)

t

(

u













 

t

U

~





0

0

g

g

t

sin

U

)

t

(

u









u

3

(t)

 

   

 













0

0

g

0

m

g

m

3

t

2

cos

1

U

t

U

U

2

k

t

u

t

u

k

t

u

















/2

PLL

FDP

X

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

5

3. Powielanie i dzielenie 
częstotliwości

Jeżeli przebieg napięcia sygnału jest harmoniczny 
a napięcie oscylatora lokalnego jest falą 
prostokątną lub napięcia są przeciwne, to 
możliwa jest synchronizacja pętli na dowolnej 
harmonicznej fali prostokątnej.

 

t

k

cos

U

t

u

0

k

k









n

k

p

1

n

2

k

k

p

sin

1

n

2

U

U

2

FDP

u

u

















































sin

sin

2

1

cos

sin

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

6

4. Synchronizacja obrotów silników 

elektrycznych

Detektor

fazy

Filtr dolno-

przepustowy

M

~

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

7

Transmisja sygnałów

Nadajnik

Odbiornik

Linia transmisyjna

Nadajnik

Odbiornik

Rodzaje transmisji:

• simpleksowa, dupleksowa, wielokrotna, ze 
zwielokrotnieniem czasowym lub 
częstotliwościowym, ...

• przewodowa: kablami miedzianymi, 
światłowodami,

• bezprzewodowa: w podczerwieni, radiowa 
wąskopasmowa, radiowa szerokopasmowa, 
mikrofalowa; - mysz optyczna, mysz radiowa.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

8

Transmisja kablami 

miedzianymi

1. Przesył niesymetryczny

Nadajn
ik

Odbiorni
k

Przewód 
sygnałowy

Przewód masy

Linia 
transmisyjna

Wada: 

..............................................................................................................

.............. ...................................................................................................................

............................

.

Stosuje się do transmisji na małe odległości w 
środowisku o 

.......................................................................

.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

9

2. Przesył różnicowy

Nadajn
ik

Odbiorni
k

Przewód masy

Symetryczna linia 
sygnałowa

_

+

Zaleta: Zakłócenia elektromagnetyczne 
wnoszone zarówno do linii sygnałowej, jak i 
spadki napięcia na przewodzie masy mają 
charakter 

......................................................................................

, na 

które nie reaguje różnicowy odbiornik.

Stosuje się do transmisji również 
na 

.........................................................

.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

10

3. Problemy przesyłu na duże 
odległości

Niezwykle ważne są parametry linii 
przesyłowej:

• impedancja 

...........................................................................

,

• 

..........................................................

,

• 

............................................

 przenoszenia,

• odporność na czynniki środowiskowe,
• koszt inwestycji i eksploatacji,
• trwałość.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

11

Linia długa

 (równania 

telegraficzne)

u

i

R

x

Lx

G

x

C

x

x

x

u

u









x

x

i

i









x

x

x+x









































































































x

x

u

u

t

x

C

x

G

x

x

i

i

i

t

i

x

L

i

x

R

x

x

u

u

u

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

12

Równania telegraficzne

t

u

C

Gu

x

i

t

i

L

Ri

x

u





























Dla zerowych warunków 
początkowych: u(x,0)=0, 
i(x,0)=0



..............................................................

 u oraz 

i mają postać:





 

 









0

odbita

fala

x

2

pierwotna

fala

x

1

Z

j

,

x

u

j

,

x

i

e

j

A

e

j

A

j

,

x

u























 

 



 

 



Z

0

 – impedancja charakterystyczna (falowa) linii 

długiej

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

13



























j

C

j

G

L

j

R

 - 

.......................................................

,  

- 

....................................................................

.

Dla kabli koncentrycznych (koaksjalnych), 

które zwykle stosuje się w transmisji 
dalekosiężnej -



|f=10MHz

18÷40dB/km i rośnie z częstotliwością,



|f=1GHz

100dB/km

Przebiegi napięcia i prądu w linii mają postać 
fali o postaci:

 

 

 





















































c

LC

1

;

A

F

a

;

A

F

a

:

gdzie

x

t

a

x

t

a

t

,

x

u

2

1

2

1

1

1

odbita

fala

2

pierwotna

fala

1



 





 



10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

14

Dopasowanie nadajnika i odbiornika 

do linii



Z

g

Z

L

Z

0

,



L







L

e(t)

 Warunki 

dopasowania

- W sytuacji dopasowania na wyjściu (Z

L

=

...........

) w 

linii długiej występuje tylko fala pierwotna.

- W linii długiej dopasowanej na wejściu 
(Z

g

=

...................

) fala pierwotna stanowi wierną 

replikę sygnału 0,5e(t).

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

15

Rodzaje kabli miedzianych

1. Kabel wielożyłowy (taśmowy) – stosuje się do 

łączenia urządzeń peryferyjnych w transmisji 
na niewielką odległość, z małymi prędkościami 
oraz wewnątrz PC.

2. Skrętka – para przewodów w izolacji 

wzajemnie skręcona. Kable ze skrętkami 
zwykle zawierają 4 lub więcej skrętek. Stosuje 
się skrętki nieekranowane (30MHz; 10Mb/s) 
oraz ekranowane plecionką lub metalową 
taśmą. Kable skrętkowe przeznaczone do 
transmisji sygnałów o częstotliwości powyżej 
100MHz (z przepływnością 100Mb/s i większą) 
mają ekranowaną każdą skrętkę oraz 
dodatkowo cały kabel.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

16

Skrętka jest najtańszym i najczęściej 
stosowanym rodzajem kabla w lokalnych 
sieciach komputerowych.

3. Kabel koncentryczny – jest tradycyjnie 
stosowany od ponad 60 lat w transmisji 
sygnałów w.cz. do 1GHz.

Zalety: Odporny na zakłócenia i podsłuch. Nie 
emituje zakłóceń. Duży maksymalny zasięg 
transmisji (200m ÷1km).

Wady: Drogi. Nieco tylko tańszy od 
światłowodów. Odchodzi się od transmisji 
cyfrowej tym kablem. Trwałość (20lat) mniejsza 
od trwałości kabli światłowodowych.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

17

Transmisja światłowodowa

– najbardziej nowoczesna i bardzo 
perspektywiczna,

– możliwe jest osiągnięcie szybkości 
transmisji 

.........................

b/s; szerokość widma 

sygnałów 500MHz ÷ 2GHz,
– odporna na na zewnętrzne 

.................................................

 z 

wyjątkiem promieniowania radioaktywnego,

– jest prawie bezstratna (



min



.........................

dB/km), co 

umożliwia duży zasięg (nawet do 

.........................

km).

– Trwałość kabli światłowodowych (

.............

 lat) jest 

większa od miedzianych. Dlatego łączne koszty 
wieloletnie traktu światłowodowego są niższe od 
miedzianego.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

18

Światłowód

– ma rdzeń wykonany ze szkła kwarcowego (SiO

2

) 

z domieszką GeO

2

, płaszcz – ze szkła o mniejszym 

współczynniku załamania niż rdzeń i osłonę 
polietylenową.

– Tanie światłowody, przeznaczone do transmisji 
na krótkie dystanse, wykonuje się z rdzeniami ze 
szkła organicznego.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

19

Promień świetlny 
przemieszcza się 
cały czas w rdzeniu, 
bo występuje 
całkowite 
wewnętrzne odbicie 
od płaszcza .

Uwaga!

Nie wolno zaglądać 
do podłączonego 
światłowodu.

Grozi to 
uszkodzeniem oka.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

20

Kabel światłowodowy

Światłowód w 
osłonie

Żyła nośna

Żyła wypełniająca

Powłoka 
zewnętrzna

Żyła nośna

6÷12 światłowodów w 
osłonie

Żyła wypełniająca

Powłoka 
zewnętrzna

Oblew żyły 
nośnej

Wypełnienie środka 
kabla (żel)

Obrzut i obwój środka 
kabla

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

21

Podstawowe rodzaje 

światłowodów

1. 
Jednomodowy

1÷10µ
m

n

n

0

n

1

n

2

2. Wielomodowy o skokowej zmianie współczyn. 
załamania 

3. Wielomodowy o gradientowej zmianie współcz. 
załamania 

20÷50µ
m

n

n

0

n

1

n

2

20÷50µ
m

n

n

0

n

1

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

22

Okna transmisji światłowodowej

Szkło kwarcowe

Szkło 

organiczne

I

II

III

I

II



śr

[nm]

600

800

[dB/k

m]

1÷3,5 0,4÷1 0,16÷0,

25

220

6

Zasięg 

tran

[km]

10÷

.....

....

75÷

.....

....

150÷

.........

.....

50m

1

Nadajnik steruje diodą luminescencyjną lub 

laserem, których promieniowanie w odpowiednim 

oknie transmisyjnym jest przesyłane przez 

światłowód do fotodiody lub fototranzystora 

znajdującego się na wejściu odbiornika.

c300 000km/s;   3,4µs/km

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

23

Transmisja bezprzewodowa

- eliminuje konieczność układania kabli,
- jest atrakcyjna w sieciach tymczasowych, na 
terenach trudnych do instalacji linii kablowych 
(góry, pustynie, niektóre tereny miejskie, ...) w 
łączności z 

........................................................

, jako 

przedłużenie i uzupełnienie sieci LAN, ...

Rodzaje:

• Transmisja w podczerwieni

• Transmisja radiowa:

– 

mikrofalowa, 

.....................................................

, 

..............................................

.............

.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

24

Transmisja w podczerwieni

Nadajn
ik

Odbiorni
k

U/Ir

Ir/U

• Nadajnik elektryczny steruje nadajnik 

podczerwieni (

.............. ...................................................................

 



opt

=0,8÷1,6µm), który emituje wiązkę 

promieniowania podczerwonego.

• Odbiornik podczerwieni (

..................................................

) 

przetwarza ją na sygnał elektryczny, który jest 

przejmowany przez odbiornik elektryczny.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

25

Charakterystyka transmisji w 

podczerwieni

• Odbiornik podczerwieni musi znajdować się 
w 

..................................

 

.................................................

.

• Przestrzeń pomiędzy odbiornikiem i 
nadajnikiem w linii widzenia musi 
być 

....................................................................................................

. 

Pojawienie się 

....................................

 może zerwać 

łączność.

• Wiązka podczerwieni nie może przebiegać zbyt 
blisko powierzchni odbijających: lustra wody, 
okien, .., gdyż mogą pojawić się sygnały odbite.

• Na różne przedziały zasięgu transmisji muszą 
być stosowane odpowiednio 
dopasowane 

.....................................................................................

. 

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

26

• Wiązka skondensowanej podczerwieni jest 

niebezpieczna dla oczu

. Dlatego należy 

zapewnić, by trasa wiązki przebiegała kilka 

metrów (co najmniej 3) nad głowami ludzi i 

wiązka nie była mocniejsza od koniecznej dla 

danych warunków transmisji.

• Typowa wiązka nadajnika podczerwieni jest 

rozbieżna (2÷40

o

). Ponadto wiązka podczerwieni 

jest rozpraszana na trasie przelotu (cząstki 

powietrza, pary, pyły, ...). Oba te czynniki 

powodują, że natężenie promieniowania zmniejsza 

się z dystansem i dlatego zasięg transmisji nie 

przekracza 

.............

km.

• Transmisja jest wrażliwa na warunki 

atmosferyczne (deszcz, opad śniegu). Jest 

natomiast odporna na 

zakłócenia 

......................................................................................

.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

27

• W łączności komputerowej 

(WLAN, urządzenia peryferyjne 

– PC) wykorzystuje się 

standard IrDA działający na 

falach =0,8÷0,9µm. Max 

przepływność ~4Mb/s  

125Mb/s.

• Transmisja w 

podczerwieni 

....................

 

.........................

.........

 zezwolenia administracji 

na stosowanie.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

28

Transmisja radiowa

• Wymaga zezwolenia na prowadzenie przez 

administrację państwową (PL – Państwowa 

Agencja Radiowa, USA – FCC). Zezwolenie 

dotyczy zarówno kanału radiowego, jak i poziomu 

mocy. Bez zgody można emitować jedynie bardzo 

małe moce, tak małe, że zasięg odbioru nie 

przekracza kilkunastu metrów.

• Transmisja wąskopasmowa – stosowana 

klasycznie w radiofonii. Nadajnik i odbiornik 

pracuje w jednym wąskim paśmie częstotliwości. 

Transmisja jest 

........................

 na zakłócenia 

elektromagnetyczne i 

................................................................

 fal 

radiowych oraz na 

.................................

.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

29

• Transmisja szerokopasmowa – jest to 

najnowszy sposób transmisji radiowej. 

Sygnał nadawany jest w szerokim paśmie 

częstotliwości. Chwilowy rozkład 

częstotliwości określany jest za 

pomocą 

.........................................

 

.............

 nadajnika i 

odbiornika. Moc sygnału jest niewielka. 

Transmisja jest 

.................................................................

. 

Uzyskiwane szybkości transmisji są rzędu 

250kb/s. 

• Transmisja mikrofalowa – transmisja 

radiowa w zakresie fal o częstotliwości ok. 

1÷

................

GHz (= 30cm ÷ 1mm).

• W klasycznej transmisji mikrofalowej antena 

odbiorcza powinna znajdować się na 

linii 

.................................................................

 w odległości 

do 

..........

km. Większy zasięg transmisji realizuje 

się za pomocą tzw. linii radiowych lub za 

pomocą satelity.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

30

 Transmisja mikrofalowa jest wrażliwa na 

warunki pogodowe. Silna mgła i deszcz o 

intensywności ok. 5 cm/godz.  może doprowadzić 

do całkowitego zaniku łączności - opady śniegu i 

przelot dużych gromad ptaków może poważnie 

zakłócić transmisję.

Główna część energii mikrofalowej 
przekazywana jest w wiązce tworzącej 1. 
strefę Fresnela, dlatego strefa ta powinna 
znajdować się w wolnej przestrzeni.

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

31

Bezprzewodowe sieci LAN

Pasma: 2,4GHz i 5GHz. Zasięg: do 5km. 
Przepływność: 4Mb/s

10.04.21

Układy PLL - Transmisja syg
nałów

32