1. Zakresy częstotliwości i dynamika sygnałów mowy i muzyki.
Mowa i muzyka jest transmitowana w postaci sygnałów elektrycznych tzw. sygnałów mikrofonowych. Dynamika wpływa mają stawiane wymagania ze względu na poziom szumów własnych. Dynamika jest to stosunek dźwięków najwyższych do najniższych. Np wierne odtworzenie muzyki orkiestrowej wymaga pasma 40-14000Hz i dynamiki 70dB Dynamika może być wyrażona za pomocą ciśnienia akustycznego lub poziomów sygnału (natężenie dźwięku). Organy piszczałkowe 25-16000Hz, telefon 300-3000Hz, Radiofoniczne odbiorniki AM 150-4000Hz (4500), odbiorniki wysokiej jakości analogowy FM: 40-1200 (15000)Hz, nadajnik radiowy lub telewizyjny co najmniej 30-14000Hz, płyta winylowa: 30-12000Hz, płyta CD 20-20000Hz, magnetofony analogowe 30-16000Hz.
2. Podstawowe rodzaje modulacji wykorzystywane w radiofonii naziemnej.
W radiofonii analogowej wykorzystujemy tylko dwie modulacje: modulację pełną AM, oraz modulację F3. Inne modulacje wykorzystywane są przez służby specjalne. 1) A3a, A3b - modulacje jednowstęgowe SSB n=PSwy/ PSzwy=PS/PSZ, n=S/N.2) A3 - AM n=PSwy/ PSzwy=(PS/PSZ)*m2 gdzie m to głębokość modulacji występuje silna zależność S/N od głębokości modulacji. 3) F3 FM n=PSwy/ PSzwy=1,5*(Δf/fm) (PS/PSZ) gdzie Δf to dewiacja częstotliwości.
AM częstotliwość modulująca fm max=4,5kHz Bw=9kHz fw.cz.min≅150kHz. FM fm max=15kHz D=75kHz Bw=210kHz fw.cz.min≅88MHz, 66MHz stary UKF
4. System stereofoniczny z częstotliwością pilotującą. Tworzenie sygnału. Przebiegi czasowe przy modulacji pojedynczym tonem prostym. Maksymalna dewiacja D=75kHz 88-108MHz preemfaza 50μs. Sygnał sumy M(t)=1/2(L(t)+R(t)), sygnał różnicy S(t)=1/2(L(t)-R(t)) Sygnał różnicy został zmodulowany amplitudowo z całkowicie wytłumioną falą nośną. 38 kHz +/-4kHz jest to sygnał podnośnej. Wstęgi boczne po modulacji tworzą sygnał X(t) czyli X(t) powstaje w wyniku modulacji C(t) sygnałem S(t) amplitudowo z całkowicie wytłumioną falą nośną Trzeba odtworzyć nośną po stronie odbiorczej równą co do amplitudy i fazy dlatego dodaje się sygnał pilotujący P(t) o f=19KHz (1/2 fali podnośnej). Ostatecznie sygnał można zapisać
MPX(t)=M(t)+P(t)+X(t)=((L+R)/2)+((L-R)/2)*sin(2ωPit)+0,1*sin(ωPit) gdzie ωPi=2π19*103 - częstotliwość pilota. Sygnał MPX posiada kompatybilny sygnał sumy wywołujący dewiację fali nośnej nie przekraczającej 90% dewiacji maksymalnej. Podnośna jest tłumiona co najmniej o 40 dB. Sygnał pilotujący ma częstotliwości równa połowie częstotliwości pośredniej a wykorzystanie dewiacji max poszczególnych sygnałów P(t) 10% pozostałe 90% na sygnały sumy i różnicy. M i S podawane preemfazie 50μs oddzielnie lub razem. Przejście sygnału podnośnej przez 0 przy narastaniu sygnału powinno być zgodne w czsie z takim samym przejściem sygnału pilota.
5. System stereofoniczny z częstotliwością pilotującą. Tworzenie sygnału. Nominalne widmo częstotliwościowe.
Jak powyżej ale inne wykresy.
6. System kwadrofoniczny Dorrena. Tworzenie sygnału. Widmo częstotliwościowe.
W systemie Dorrena (dyskretnym) sygnał konstruowany jest następująco:
M=(LP+LT)+(PP+PT)=L+P
S=(LP+LT)-(PP+PT)= L-P - modulowany identycznie jak w stereofonii modulacja DSB-SC podnośna 38KHz (synfazow czyli w fazie) w ten sposób otrzymujemy sygnał X.
S1=(LP+PP)-(LT +PT) - lokowany w tym samym paśmie ale zastosowana jest modulacja kwadraturowa, przeniesiony w fazie o 900 w stosunku do X.
S2=(LP+PT)-(PP+LT) - jest modulowany na następną podnośną 76 kHz. sygnał U.
Ze względu na poszerzenie pasma pogarsza się S/N w stosunku do stereofonii o około 7dB.
8. Zakresy częstotliwości wykorzystywane w radiodyfuzji .
Regulamin radiokomunikacyjny zaarte w konerncji ITU 1992. Polska ratyfikowała 1995. Artykuł 8 regulamin zawiera międzynarodową tabelę przydziału częstotliwości. Cały świat jest podzielony na trzy regiony. Podane są tam częstotliwości dla poszczególnych służb radiowych. W artykule 8 jest zdefiniowana radiokomunikacja naziemna a w artykule 9 satelitarna. Zakresy dla radiofonii:
- FD (ciągły długofalowy) 148,5-225kHz tylko radiofonia, 255-283,5kHz radiofonia+radionawigacja lotnicza.
- FŚ (ciągły średniofalowy) 526,5-1606kHz tylko dla radiofonii
- FK (fale krótkie) pasma: 3950-4000kHz radiokomunikacja stała, 5900-6200 (5950-6200wyłącznie przez radiodyfuzję (radio i telewizja)), 7100-7350 (7100-7300), 9400-9900 wraz z radiokomunikacją stałą, 11600-12100 wraz z radiokomunikacją stałą. 13360-14000 (13600-13800), 15100-15600, 17480-17900, 18900-19020, 21450-21850, 25670-26100
-UKF (CCIR) 87,5-108 MHz, (OIRT) 65,75-74MHz.
9. Charakterystyka wykorzystania zakresu fal długich.
Fale długie (155-255kHz). Stosunkowo niewielkie tłumienie fali przyziemnej zatem pokrycie znacznych obszarów. W ciągu dnia silnie wzrasta absorpcja fali jonosferycznej w nocy poziom stały. O zasięgu decyduje fala przyziemna ze względu na tłumienie fali jonosferycznej. Ograniczenia wykorzystania:- mała liczba kanałów,- duża długość fali duże koszty układów antenowych i koszt energii, -mała sprawność anten długofalowych, -udział fali jonosferycznej powoduje zakłócenia fali przyziemnej.
10. Charakterystyka wykorzystania zakresu fal średnich.
W dzień zależy jedynie od fali przyziemnej, fala jonosferyczna wtedy prawie cała zaabsorbowana. Zasięg dziennego odbioru stacji średniofalowej zależy od mocy nadajnika, częstotliwość robocza zysk antenowy kierunkowość, skuteczna konduktywność ziemi na trasie propagacji (100-150km). Poza tym obszarem poziom sygnału może być wystarczający ale za mały odstęp jest od szumu. W porze nocnej dochodzi jeszcze fala jonosferyczna. Możemy wtedy wyróżnić trzy strefy odbioru:1) fala przyziemna decyduje o odbiorze w I strefie dobrego odbioru mocnego (strefa dzienna jest większa). 2) II strefa zaników interferencyjnych (w zakresie gdzie porównywalne są sygnały na fali przyziemnej i fali jonosferycznej) czas trwania kilku minut i krótszy. Przy zanikach pojawiają się zniekształcenia pogarszające odbiór lub zanik sygnału. 3) II strefa dalekiego odbioru nocnego - odbierana jest tylko fala jonosferyczna, poziom fali przyziemnej jest na tyle mała, że nic nie zakłóca fali jonosferycznej. Możliwy jest wtedy odbiór sygnału na odległości setek kilometrów.
W praktyce zasięg przyziemny ma znacznie. Próbuje się zapobiec występowaniu fali jonosferycznej przy wysokim poziomie fali przyziemnej i narastanie fali jonosferycznej szybkie przy zaniku fali przyziemnej. Stosuje się anteny przeciwzanikowe.
11. Charakterystyka wykorzystania zakresu fal krótkich.
Jeżeli chodzi o dalekosiężne nadawanie zakres fal krótkich jest bezkonkurencyjny. Jest zakresem w którym można bardzo dobrze wykorzystać falę jonosferyczną. Fala przyziemna jest szybko tłumiona i nie ma znaczenia. W porze nocnej nadawanie dalekosiężne jest możliwe przy częstotliwościach i antenach o odpowiednich warunkach do warunków propagacyjnych w danym roku na danej odległości. W porze dziennej im wyższa częstotliwość tym mniejsze tłumienie fali jonosferycznej. Ze zmiany warunków biorą się komunikaty, że w danych godzinach stacja będzie nadawać na innych częstotliwościach. Na falach krótkich łączność punkt-punkt ma zasięg globalny (wykorzystanie w placówkach dyplomatycznych). Dokonuję się pomiar warunków w danych porach roku, aby skonstruować odpowiednią antenę. Znaczenie ma właściwe dobranie częstotliwości wraz z długoterminowymi prognozami jonosferycznymi na efektywne wykorzystanie fal krótkich. W zakresie fal długich i średnich i krótkich wykorzystujemy modulację amplitudy.
12. Charakterystyka wykorzystania zakresu fal ultrakrótkich.
Zasięg horyzontowy wykorzystuje się falę przestrzenną. Propagacja poddaje się prawą optyki. Sporadycznie może pojawić się fala jonosferyczna (występuje wtedy propagacja poza horyzontową) skutki szkodliwe bo nie można jej wykorzystać w sposób stały, fala ta nie ma znaczenia użytecznego. Zatem zasięg użyteczny jest przesądzony poprzez wysokość umieszczenia anten nadawczej i odbiorczej. Przeszkodami są budynki zadrzewienie terenu i inne przeszkody związane z urbanizacją. Dzięki ograniczeniu zasięgu pojemność systemu jest duża. Zakłócenia występują tylko w okresach przy nienormalnej propagacji. Ze względu na odległość fali możemy mieć do czynienia z efektywnym odbiciem fali od ruchomych obiektów (np. samolot) co powoduje zakłócenia. Pojemność zakresu ultrakrótkofalowego w Europie jest większa niż dla zakresu fal średnich w obrębie całej kuli ziemskiej. FS popularne w USA ok. 5tyś nadajników słabo oddają efekty artystyczne transmitowanej muzyki.
13. Analogowa radiofonia satelitarna.
Odbiornik satelitarny ustawiamy częstotliwość różnicową pomiędzy nośną wizji a nośną fonii. Przy braku wizji nie można wykorzystać różnicowej częstotliwości odbioru. Programy radiowe nadajemy powyżej podnośnej fonii która towarzyszy wizji. Odległość od nośnej wizji 6,5 6,6 6,65MHz. Programy radiowe nadajemy z dewiacją 85kHz. Fonia towarzysząca wizji z dewiacją 50kHz. Szerokość pasma fonii programu radiowego 280kHz. Jeżeli wycinamy wizję to pasmo 0,99-9,09MHz. Podnośna 2,7; 3,7; 4,2; 4,95; 5,8; 6,85; 8,2MHz.W odbiornikach stosuje się płynne przestrajanie częstotliwości różnicowej aby móc wykorzystać wszystkie możliwości. System PANDA najpopularniejszy PANDA1. Dewiacja 50kHz, odstęp międzykanałowy 180kHz. Zastosowana jest preemfaza i deemfaza. W metodzie Wegenera stosuje się dynamiczną kompresję sygnału. Dla sygnałów o dużej amplitudzie charakterystyka przenoszenia jest płaska - nie stosuje się preemfazy. Przy sygnałach o niższej amplitudzie sygnały m.cz. nie są poddawane kompresji przy wzroście częstotliwości współczynnik kompresji wzrasta osiągając wartość 2 dla f=15kHz. Np. f=15kHz 40dB poziom sygnału dla m.cz. f=15kHz -20kHz bo współczynnik kompresji jest równy 2. Po dekompresji sygnał uzyskuje znowu -40dB W kanale satelitarnym stosunek S/N osiąga wartość 70dB (chyba). Jest to już klasa Hi-Fi systemów analogowych. W PANDA II poprawa jakości ok. 40dB czyli S/N 90dB. Odpowiada to jakości odbierania nagrań cyfrowych. Standardowe fonie nadawane są na częstotliwości w PANDA1 7,02MHz i 7,20MHz odstęp kanałowy 180kHz. Dodatkowe częstotliwości 7,38; 7,56; 7,74; 7,92; 8,10; 8,28; 8,46; 8,64; 8,82; 9,00MHz czyli mamy 12 kanałów Wegenera. Jak nie ma wizji to możemy przekazywać 45 sygnałów odległych o 180kHz. Największe znaczenie praktyczne wymagana sieć nadajników. Nadawanie stereofoniczne dość dobra jakość nadawanie RDS. Możliwość nadawania sygnałów dodatkowych paging (wyeliminowane przez telefony komórkowe).
14. Charakterystyka wykorzystywania zakresu mikrofalowego.
W zakresie mikrofalowym pracuje radiofonia mikrofalowa.