ELEKTRONIK ESS010. Radio. Göran Jönsson. Institutionen för Elektro- och informationsteknik ESS010 - Gästföreläsning: Radio 1

Transkript

1 ELEKTRONIK ESS010 Radio Göran Jönsson Institutionen för Elektro- och informationsteknik ESS010 - Gästföreläsning: Radio 1

2 Var används radio? ESS010 - Gästföreläsning: Radio 2

3 Innehåll Vad finns i etern? Hur lång räckvidd? Antennen Hur fungerar radion? Blockschema Modulation FM/AM Stereo Datakanaler på FM Radiostyrd klocka Lite historia ESS010 - Gästföreläsning: Radio 3

4 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 4

5 Vad är detta?...det är fullt! 3kHz 300GHz ESS010 - Gästföreläsning: Radio 5

6 Frekvensplan ESS010 - Gästföreläsning: Radio GPS 6

7 Användning av radiospektrum ESS010 - Gästföreläsning: Radio 7

8 Räckvidd Rymdvåg - markvåg ESS010 - Gästföreläsning: Radio 8

9 Mottagen signaleffekt P m korta avstånd P m ~ 1 d 2 rayleigh-fädning pga flervägsutbredning över mark P m ~ 1 d 4 lognormal fädning variation pga skuggning radiohorisont bortom horisonten P m ~ 1 d >4 d avstånd från sändarantenn ESS010 - Gästföreläsning: Radio 9

10 Antenner Dipolantenn Jordplansantenn - rundstrålande antenn 4 Yagiantenn - riktverkan bäst känslighet [ m]= = ljusets hastighet frekvensen 300 f MHz [ ] Ferritantenn - låga frekvenser ESS010 - Gästföreläsning: Radio 10

11 Kristallmottagaren ESS010 - Gästföreläsning: Radio 11

12 Lågfrekvens högfrekvenselektronik Finn fem skillnader Lågfrekvenselektronik Högfrekvenselektronik ESS010 - Gästföreläsning: Radio 12

13 Superheterodynmottagare variabel frekvens konstant frekvens HFfilter HFförstärkare Blandare MFfilter MFförstärkare Detektor Basbandssignal brett filter spegelfrekvens- Lokaldämpning oscillator kanalinställning f LO smalt filter selektivitet Önskad kanal Superheterodynmottagaren är den vanligast förekommande mottagartypen Högfrekvensfilter Mellanfrekvensfilter f mf = f lo - f 0 f c1 f c2 f c3 f c4 f c5 f c6 f lo1 f lo2 f lo3 f lo4 f lo5 f lo6 f Basband Mellanfrekvens Radiokanaler f mf Lokaloscillator f mf Spegelfrekvens ESS010 - Gästföreläsning: Radio 13

14 Blandarens funktion Informationen kan flyttas till en lägre eller högre frekvens HF f 1 + f 2 f 1 MF f 1 f 2 högfrekvens mellanfrekvens LO f 2 lokaloscillator ESS010 - Gästföreläsning: Radio 14

15 Hur överför man information? Jämför med ljuset från en lampa: På vilka sätt kan man signalera med ljuset? Variera styrkan AM Variera färgen FM Blinka (morse) Digitalt ESS010 - Gästföreläsning: Radio 15

16 AM/FM Amplitudmodulering (AM) Frekvensmodulering (FM) tidsdomän frekvensdomän A s( f) J 3 J 2 J 1 J 0 J 1 J 2 J 3 E c E m 2 f c f m f c f c + f m f f c 2 f m f c f c + 2 f m f f c 3 f m f c f m f c + f m f c + 3 f m ESS010 - Gästföreläsning: Radio 16

17 AM/FM - några jämförelser Amplitudmodulering (AM) Frekvensmodulering (FM) Kvalitet dålig ljudkvalitet bra ljudkvalitet känslig för störningar ganska okänslig för störningar Pris billig & enkel mottagare något mera komplicerad mottagare litet frekvensutrymme stort frekvensutrymme Frekvensband 0,5-1,6 MHz ( m) MHz (3,4-2,8 m) ESS010 - Gästföreläsning: Radio 17

18 Stereo och datakanaler på FM Stereo MONO V + H Pilotton STEREO V H RDS DARC Programinformation Samhällsinformation Differentiell GPS 400 bitar/s KHz till FM-sändaren DAta Radio Channel Differentiell GPS Trafik- och reseinformation bitar/s ESS010 - Gästföreläsning: Radio 18

19 Radiostyrd klocka DCF ESS010 - Gästföreläsning: Radio 19

20 Den första radiomottagaren Gugliemo Marconi Alexander Popov 1895 Kohär ESS010 - Gästföreläsning: Radio 20

21 Oxidskikt på koppar Två kopparkorn med isolerande oxidskikt Volt Vid en viss spänning bryts oxidskiktet och kornen svetsas samman ESS010 - Gästföreläsning: Radio 21

22 Kohär Burk - Kopparpulver - Metallstavar ESS010 - Gästföreläsning: Radio 22

23 Experiment med kohär + - BATTERI - Kohär - Batteri - Ljudkälla Om batteriets vi TILLFÄLLIGT spänning kan är höja tillräckligt spänningen låg mellan går ingen stavarna ström i vår genom kohär så kretsen att kopparkornen -- INGET LJUD. svetsas ihop -- LJUD! ESS010 - Gästföreläsning: Radio 23

24 Marconis mottagare + - BATTERI Gnistsändare - Sänd ut en elektromagnetisk puls (radiopuls) från sändarantennen - Pulsen omvandlas till en spänning i mottagarantennen och kopparkornen i kohären svetsas samman LJUD! ESS010 - Gästföreläsning: Radio 24