ELEKTRONIK ESS010 Innehåll Radio Göran Jönsson Institutionen för Elektro- och informationsteknik Vad finns i etern? Hur lång räckvidd? Antennen Hur fungerar radion? Blockschema Modulation FM/AM Stereo Datakanaler på FM Radiostyrd klocka Lite historia 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 1 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 3 Var används radio? 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 2 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 4
Vad är detta?...det är fullt! Användning av radiospektrum 3kHz 300GHz 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 5 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 7 Frekvensplan Räckvidd Rymdvåg - markvåg 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio GPS 6 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 8
Mottagen signaleffekt Kristallmottagaren 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 bortom horisonten P m ~ 1 d >4 radiohorisont d avstånd från sändarantenn 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 9 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 11 Antenner Lågfrekvens högfrekvenselektronik Dipolantenn Jordplansantenn - rundstrålande Finn fem skillnader antenn 4 Yagiantenn - riktverkan bäst känslighet ljusets hastighet [ m]= frekvensen = 300 f MHz [ ] Ferritantenn - låga frekvenser Lågfrekvenselektronik Högfrekvenselektronik 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 10 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 12
Superheterodynmottagare Hur överför man information? HFfilter variabel frekvens HFförstärkare Blandare konstant frekvens MFfilter MFförstärkare Detektor Basbandssignal Jämför med ljuset från en lampa: På vilka sätt kan man signalera med ljuset? brett filter spegelfrekvens- Lokaldämpning oscillator kanalinställning Mellanfrekvensfilter f LO smalt filter selektivitet Högfrekvensfilter 1 2 3 4 5 6 Önskad kanal Superheterodynmottagaren är den vanligast förekommande mottagartypen Variera styrkan Variera färgen AM FM 0 Basband f mf = f lo - f 0 Mellanfrekvens 1 2 3 4 5 6 Radiokanaler f mf f lo1 f lo2 f lo3 f lo4 f lo5 f lo6 f mf Lokaloscillator f Spegelfrekvens Blinka (morse) Digitalt 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 13 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 15 Blandarens funktion AM/FM Amplitudmodulering (AM) Frekvensmodulering (FM) tidsdomän Informationen kan flyttas till en lägre eller högre frekvens f 1 + f 2 HF f 1 MF f 1 f 2 högfrekvens LO f 2 lokaloscillator mellanfrekvens frekvensdomän A E c E m 2 f m + f m f s( f) J 3 J 2 J 1 J 0 J 1 J 2 J 3 2 f m 3 f m f m + 2 f m + f m + 3 f m f 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 14 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 16
AM/FM - några jämförelser Radiostyrd klocka DCF77 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 (600-187 m) 88-108 MHz (3,4-2,8 m) 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 17 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 19 Stereo och datakanaler på FM Den första radiomottagaren Stereo Gugliemo Marconi Alexander Popov 1895 MONO V + H Pilotton STEREO V H RDS DARC Programinformation Samhällsinformation Differentiell GPS 400 bitar/s 19 38 57 76 KHz till FM-sändaren DAta Radio Channel Differentiell GPS Trafik- och reseinformation 6800 9800 bitar/s Kohär 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 18 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 20
Oxidskikt på koppar Experiment med kohär Två kopparkorn med isolerande oxidskikt Volt + - BATTERI - Kohär - Batteri - Ljudkälla Vid en viss spänning bryts oxidskiktet och kornen svetsas samman 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! 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 21 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 23 Kohär Marconis mottagare + - + - BATTERI - Burk - Kopparpulver - Metallstavar Gnistsändare - Sänd ut en elektromagnetisk puls (radiopuls) från sändarantennen - Pulsen omvandlas till en spänning i mottagarantennen och kopparkornen i kohären svetsas samman LJUD! 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 22 2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 24