T1-modulen Lektionerna Radioamatörkurs OH6AG

Transkript

1 T1-modulen Lektionerna Radioamatörkurs Bearbetning och översättning: Thomas Anderssén, OH6NT Original: Antti Seppänen, OH3HMI Heikki Lahtivirta, OH2LH 1 Filter Filtrens unktion i radiotekniken är att selektivt endera släppa igenom eller spärra rekvensernas ramart i apparaten. Filter kan byggas av LC-resonanskretsar, kristaller, keramiska resonatorer eller mekaniska komponenter. Filter används både inom mottagaroch sändartekniken. 2 1

2 Filter Filtren indelas unktionellt i yra olika grundtyper: Lågpassilter Högpassilter Bandpassilter Bandspärrilter 3 db Lågpassiltret Endast låga rekvenser går igenom Anv. bl.a. ör att dämpa oönskad utstrålning (harmoniska rekvenser) och begränsa talsignalens bandbredd. 4 2

3 db Högpassiltret Bara höga rekvenser kan passera iltret Används t.ex. i TV-mottagarens antennledning ör att hindra HF-sändarens signal att gå in i TV-mottagaren 5 db Bandpassiltret Frekvenser mellan gränsrekvenserna går igenom iltret Används ör att åstadkomma selektivitet i mottagarens högoch mellanrekvenssteg 6 3

4 db Bandspärriltret Hindrar rekvenser mellan två gränsrekvenser att passera Används bl.a. ör att dämpa smalbandiga störningar (t.ex. notch-iltret i mottagaren) 7 Ideal- vs. praktiskt ilter db Filter i praktiken Idealt ilter Passband Spärrband 8 4

5 Kristallilter Kristallens reciproka koppling: Kristallens egenskaper: Noggrann resonansrekvens Små örluster (stort Q-värde) God rekvensstabilitet 9 Kristallilter I ilter av LC-typ begränsas selektiviteten av komponenternas örluster och ostabila värden (komponentvärdena örändras med tid/temperatur) De piezoelektriska kristallerna har mycket små örluster vid resonansrekvensen, och rekvensnoggrannheten är mycket stor Bandbredden hos ett kristallilter kan göras mycket smal. 10 5

6 Vad är modulation? Modulation har lera betydelser som alla har med örändring att göra: Övergång rån en tonart till en annan (den äldsta betydelsen, inom musiken.) Variation av röstens tonall och styrka vid tal En process där en våg år någon egenskap hos en annan våg att variera i takt (radioteknik). 11 Vad är modulation? Den våg som ska varieras kallas ör bärvåg (eng. carrier), medan den styrande vågen kallas meddelandesignal. Modulationen åstadkoms i en modulator och resultatet blir en modulerad bärvåg. Mottagaren kan med en demodulator återskapa meddelandesignalen ur den modulerade bärvågen. Meddelande => Modulering av en bärvåg => Överöring i ett medium => Demodulering av bärvågen => Meddelande 12 6

7 Modulation Högrekvenseekten som bildas i sändaren konverteras i antennen till elektromagnetisk strålning, som ortplantar sig nästan med ljusets hastighet i det utrymme som omger antennen. Det är möjligt att ta emot elektromagnetisk strålning med en mottagare. Denna högrekventa elektromagnetiska strålning kallas bärvåg. 13 Modulation Bärvågen som sådan innehåller inte mycket inormation, endast att den är på eller av. Den lågrekventa inormation som man vill överöra kopplas till bärvågen, som bär ram inormationen till mottagaren. Att ansluta inormation till bärvågen kallas modulation. Tips:

8 Modulation Den bandbredd (det rekvensområde) som bärvågen behöver beror på mängden inormation som skall överöras, och är större ju tätare inormationen är. Minsta bandbredd behövs om inormationen bara är att bärvågen är på eller av. Överöring av tal kräver en bandbredd på minst cirka 2 khz. 15 Modulation Musik av dålig kvalitet behöver 6 khz (AMsändning), stereomusik 15 khz och TV-bild ca. 6 MHz bandbredd. En stor inormationsbandbredd kräver en hög bärvågsrekvens. Numera kan inormation packas tätt och då kan även stora mängder inormation överöras med små bandbredder (digital inormation). 16 8

9 Klassiicering av sändning Systemet bygger på indelning i modulationstyp modulerande signal överörd inormationstyp T.ex.: A3B betyder: amplitudmodulation, teleoni, två sidband, och undertryckt bärvåg. Minst de tre sista tecknen skall anges (det kan innas upp till sju, t.ex. 20K0F1B betyder 2 khz bred packet-data utan ljudunderbärvåg). Tabellen på öljande sida visar hur man tolkar en del av de olika sändningsklassernas koder. 17 Modulationstyp (M) Kod Modulerande signal (N) Kod Inormationstyp (I) Kod AM, dubbelt sidband, ull bärvåg AM, Enkelt sidband, ull bärvåg AM, enkelt sidband, reducerad bärvåg AM, enkelt sidband, reducerad bärvåg A Ingen 0 Ingen N H Digital, on-o el. kvantiserad, ingen modulation R Digital med modulation 2 1 Hörbar telegrai (ör människor) A Maskinläsbar telegrai (RTTY, snabb CW) J En analog inormationskanal 3 Analog ax C AM, oberoende sidband B Två eller lera digitala kanaler 7 AM, vestigiala sidband (analog TV) FM, vanlig vinkelmodulation FM, asmodulation AM- och FM-modulerad bärvåg C F G D Två eller lera analoga kanaler Komposit, en eller lera digitala + en eller ler analoga kanaler Andra all som inte inns ovan Teleoni, röstsändning, ljudsändning 8 Video, TV-signal F 9 Kombination av ovanstående W X Andra all som inte inns ovan X B E Olika modulerande pulser P...W Andra all som inte inns ovan X Se mera:

10 Sändningsklass A1A (CW) Bärvågen bryts med en telegrainyckel i takt med morsetecknen. Sändarens hela eekt används ör att överöra inormationen. Är eektivt även vid dåliga radiokonditioner. Nackdelar: hastigheten (smal bandbredd) Det behövs en BFO-tilläggskrets i mottagaren 19 Sändningsklasserna A2A och A3E (AMmodulation) Vid amplitudmodulation ändras bärvågens amplitud (storlek) i takt med inormationen. Utsändningen delas i två delar, den högrekventa bärvågen, och sidband på båda sidorna om den. Sidbandens bredd bestäms av den modulerande lågrekvensens rekvensområde. AM-signaler detekteras genom likriktning 20 10

11 Om man modulerar bärvågen med lågrekvens rån en telegraisummer, är det rågan om tonmodulerad telegrai, sändningsklass A2A. Om bärvågen moduleras med lågrekvent tal är det rågan om AM-talsändning, sändningsklass A3E Sändningsklasserna A2A och A3E används numera sällan av radioamatörerna, men den yrkesmässiga traiken och rundradion använder dem. 21 Tid- och eekt/rekvensdiagram: P 0 A1A P 0 A3E (AM) Bärvågens amplitud varierar P 0 L U L U A1A A2A A3E 22 11

12 Omodulerad bärvåg Modulerande lågrekvenssignal Modulationsresultat Bärvågens amplitud varierar Se mera: 23 Orsaken till minskning av användningen av AMklasserna (A2A och A3E) är det dåliga eektivitetsörhållandet. Sändareekten delas in i tre delar: Bärvågen 2 X sidband (samma inormation alltså dubbelt) Det andra sidbandet är onödigt Bärvågen innehåller ingen inormation 24 12

13 Dubbelt sidband-utsändning el. DSB (x3e) Genom att iltrera bort bärvågen kan man öka ektiviteten. Då åstadkoms en dubbelt sidband-utsändning eller DSB-utsändning. Det andra sidbandet örbrukar ändå eekt Mottagning av en DSB-signal kräver en mer invecklad mottagare än mottagning av en AM - signal (svårare och dyrare att bygga) 25 Bärvågen skapas på nytt i mottagaren (hjälpbärvåg) DSB-sändning används vid stereoutsändning på UKV P LSB USB 0 DSB-sändning som eekt/rekvensdiagram 26 13

14 Enkelt sidband -sändning eller SSB (J3E) Då man tar bort det ena sidbandet rån DSBsändningen, år man en enkelt sidband -sändning eller SSB-sändning (Single Side Band). Det sidband som sänds kan vara det lägre sidbandet, LSB, eller det övre, USB. Bildande av en SSB-sändning och mottagning av den kräver invecklade och högklassiga mottagaroch sändarlösningar. 27 SSB-sändningens ördelar är: Eektiv användning av rekvenserna All eekt används ör inormationsöveröring P P LSB USB 0 0 SSB-utsändning som eekt/rekvensdiagram 28 14

15 Modulation FM Frekvensmodulationssändning el. FM (F3E) Bärvågens amplitud är konstant Lågrekvensmodulationen åstadkommer en ändring i bärvågen rekvens rån den nominella. Ju större amplitud hos lågrekvensen, desto större rekvensavvikelse rån centerrekvensen hos bärvågen. Avvikelsen kallas deviation. Lågrekvensens rekvens påverkar deviationens ändringshastighet 29 Modulation FM Detektering av en FM-sändning sker i allmänhet med hjälp av en asdetektor Bärvågens amplitud är konstant P 0 FM-sändning på tidsaxel FM-sändning som eekt/rekvensdiagram 30 15

16 Bärvåg Modulation FM Modulerande lågrekvenssignal Modulationsresultat Bärvågens amplitud är konstant. Avvikelsen i rekvens kallas deviation Se mera: 31 Modulation FM Vid analog asmodulering ändras bärvågens asläge kontinuerligt ram och tillbaka jämört med den omodulerade signalen. Förändringen är långsam i örhållande till bärvågens rekvens. Vid digital asmodulering använder man bara ett bestämt antal asta aslägen och skitar mellan dessa. Detta kallas Phase Shit Keying (PSK). Frekvensmodulering och asmodulering kallas gemensamt ör vinkelmodulering

17 Modulation FM Om bara två lägen används (0 och 180 ), kallas det 2-PSK eller Binär PSK (BPSK). Det kan överöra en bit åt gången. Används yra olika aslägen, talar man om 4-PSK eller Quadrature PSK (QPSK), vilket överör två bitar åt gången och så vidare. En bärvåg som vid en viss tidpunkt hastigt ändrar sitt asläge med Exempel : Modulation FM En grupp soldater marscherar i takt; allas ötter rör sig med samma rekvens och as (vänster - vänster - vänster ) Soldat Svejk gör en 180 asändring på sin gång (det vill säga han byter ot) genom att tillälligt dubblera sin marschart och ta två steg när de andra tar ett. Hans gång hamnar nu i motas till de andra, men gången har ortarande samma rekvens. Eter ett tag halverar han sin marschart, och tar ett steg när de andra tar två. Därmed kommer han åter i as med gruppen. Om gruppens marschrekvens symboliserar bärvågen, utgör Svejks experiment en asmodulation där meddelandesignalen är en puls med samma längd som experimentet