BOCCHIGLIERO Sistema di comunicazione ---- Materia: Telecomunicazioni. Serafini Rossella. prof. Ing. Zumpano Luigi

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Marisa Miele
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1 I.P.S.I.A. Di BOCCHIGLIERO a.s. 2010/2011 -classe III- Materia: Telecomunicazioni ---- Sistema di comunicazione ---- alunna Serafini Rossella prof. Ing. Zumpano Luigi

2 Sistema di comunicazione Messaggi sono i mezzi necessari per lo scambio di informazioni, tra persone, organizzazioni apparecchiature ecc. Il sistema di comunicazione che provvede allo scambio dei messaggi comprende gli elementi rappresentanti nello schema. Il trasmettitore trasforma le informazioni in grandezze fisiche di natura diversa. Ci sono due importanti motivi per usare un trasmettitore: prima di tutto perché il mezzo di trasmissione non è in grado di trasmettere direttamente i segnali (per esempio realizzare un collegamento radio), in secondo luogo, il mezzo di trasmissione non consente di trasmettere contemporaneamente messaggi diversi. Campi di frequenza Per la trasmissione dei messaggi si usano onde elettromagnetiche di diversa lunghezza d'onda il cui valore dipende dalle specifiche richieste e dal tipo di applicazione. Il campo di frequenza utilizzato si estende da pochi KHz fino a molti GHz. Tecniche di trasmissione Nei sistemi di trasmissione si utilizzano segnali RF. Prima di irradiare un segnale con un'antenna, è necessario convertirlo in segnale RF attraverso successive trasformazioni. Per affrontare le tecniche utilizzate nei vari sistemi di trasmissione, è necessario avere sufficienti conoscenze di altre discipline strettamente collegate agli argomenti affrontati in questo corso. FONDAMENTI INTRODUZIONE Implementazione tecnica TIPI DI TRASMETTITORI TECNICA DI MISURA Applicazioni MODULAZIONE ANTENNE DATI NUMERICI TRASMISSIONE DEL SEGNALE Caratteristiche tecniche della scheda di trasmissione I componenti utilizzati nella scheda sperimentale sono suddivisi in più unità ciascuna delle quali svolge una funzione diversa. Tenere presente che per ricevere i segnali HF generati nei vari esperimenti, è necessario almeno un Ricevitore RX433 (cat. No 70072). Per trasmettere i segnali utilizzare un solo trasmettitore TX433. Trasmettendo contemporaneamente i segnali di più schede TX433, si ha interferenza. Per trasmettere contemporaneamente più segnali, bisogna collegare Alunna-Serafini Rossella classe III anno scolastico pag.2 di pag 6

3 ciascun trasmettitore al ricevitore corrispondente mediante una linea di trasmissione. Codificatore RDS I componenti del codificatore RDS sono disposti secondo lo schema a blocchi. Per semplificare la misura, la frequenza della sotto portante è stata ridotta da 57KHz a 10KHz. Modulatore AM il modulatore AM utilizza una frequenza portante di 10KHz controllata da un oscillatore a quarzo. Il Codificatore stereo Il codificatore stereo funziona con una frequenza portante di 10KHz ed un tono pilota di 5KHz. Modulatore FM il modulatore FM comprende un V co ed un circuito di preenfasi. Mediante due potenziometri si può regolare la frequenza e l'ampiezza del segnale. Stadio IF Normalmente, i segnali LF sono sottoposti ad una prima conversione di frequenza (IF=10KHz), quindi si esegue la conversione di frequenza definitiva (433MHz). Il segnale IF si ottiene attraverso una modulazione AM o FM. Il codificatore per la simulazione RDS e la stereofonia si trova in prossimità del modulo IF, il segnale di uscita dello stadio IF si può commutare alternativamente sull'ingresso di modulazione dello stadio HF. Stadio HF Lo stadio HF comprende questi componenti: un modulatore costituito dal circuito sommatore. Un trasmettitore avente fo=43375mhz, P=10mW, modulazione FM con deviazione di frequenza regolabile (max 75KHz). Un accoppiatore direzionale in tecnologia microstrip dotato di rivelatori e dispositivi elettronici per la misura di SWR e della potenza trasmessa. Antenna telescopica. BNC con resistenza di carico di 50 Ohm per la calibrazione delle misure. Il campo impedance matching per gli esperimenti sull'adattamento di impedenza. Alunna-Serafini Rossella classe III anno scolastico pag.3 di pag 6

4 Strumenti di misura Il più importanti strumenti di misura sono: oscilloscopio contatore di frequenza analizzatori di spettro analizzatore di rete riflettometro misuratore di SWR Trasformata di Fourier La trasformata di Fourier serve per passare da un segnale nel dominio del tempo allo stesso segnale nel dominio della frequenza. Essa si basa sul fatto che un segnale variabile nel tempo con andamento periodico si può approssimare mediante la somma di più segnali sinusoidali (teoricamente un numero infinito ) di frequenza, fase ed ampiezze diverse. Il dominio della frequenza spesso viene chiamato dominio dello spettro. Analisi di Fourier di segnali elementari Per registrare lo spettro di alcuni semplici segnali periodici (sinusoidale, triangolare ed onda quadra) si utilizza il modulo FFT (analizzatore di spettro). L'analizzatore di spettro permette di determinare lo spettro in ampiezza di un segnale. Analizzatore di rete Quando all'ingresso di un sistema lineare si applica un segnale sinusoidale di ampiezza costante e frequenza variabile la sua risposta in frequenza (chiamata anche: funzione di trasferimento) caratterizza il comportamento del sistema. La risposta in frequenza si determina con l'analizzatore di rete e, molto spesso, si rappresenta mediante l'andamento del modulo e della fase ( forme di rappresentazione). La figura mostra schematicamente il principio di funzionamento di un analizzatore di rete. Il generatore di sweep genera un segnale sinusoidale U1 (f), la cui frequenza varia linearmente in funzione del tempo. Questo segnale viene applicato all'ingresso del dispositivo in prova (Dut=device under test). Il segnale U2 (f) all'uscita del DUT ed il segnale di sweep U1 (f) sono applicati entrambi all'analizzatore il quale determina la funzione di trasferimento H (f) e traccia il suo andamento in funzione della frequenza (2). I segnali U1 (f) ed U2 (f) sono grandezze complesse caratterizzate da un modulo e da una fase. Generatore di sweep Il generatore di sweep genera il segnale da applicare all'ingresso del DUT (device under test). L'ampiezza del segnale rimane costante, mentre la sua frequenza può Alunna-Serafini Rossella classe III anno scolastico pag.4 di pag 6

5 variare con continuità o ad intervalli. Dut Dispositivo in prova ( device under test). Il DUT non deve generare a sua volta nuove frequenze. Diagramma di Bode Si vuole determinare la risposta in frequenza del modulo e della fase di un filtro passa basso. Come filtro passa basso si utilizza uno dei componenti dell'aria RDS. Mediante i risultati della prova, si può ricavare la frequenza di taglio a 3 db. Alla frequenza di taglio a 3 db,.la funzione di trasferimento del filtro è circa il 70% del valore in cui il segnale d'uscita risulta massimo ,0 db ,0 db 0-20,0 db ,0 db ,0 db Schema del trasmettitore Trasmettitori a modulazione diretta Lo schema di un trasmettitore dipende dal tipo di applicazione. Molto conosciuti sono i trasmettitori utilizzati nelle trasmissioni radio e televisive, nei collegamenti a microonde ed in altri numerosi servizi (controllo del traffico aereo, teleometria). I trasmettitori a modulazione diretta convertono direttamente il segnale modulante LF in segnale modulato sotto forma di segnale RF a radiofrequenza. Telemetria Questa disciplina si occupa di tutto ciò che riguarda le misure a distanza. Molto spesso si presenta la necessità di trasmettere i risultati di una misura al posto di monitoraggio mediante un collegamento radio. Segnale RF a radiofrequenza 10 Hz 32 Hz 100 Hz 316 Hz 1000 Hz Il processo di modulazione consiste nel trasferimento di un segnale dal campo delle basse frequenze al campo di frequenza del segnale portante. Nella scheda sperimentale, il segnale modulante viene applicato direttamente all'ingresso del Alunna-Serafini Rossella classe III anno scolastico pag.5 di pag 6

6 circuito sommatore facente parte del modulo RF. Trasmettitori a modulazione indiretta In questo caso si ricorre ad una doppia conversione di frequenza. Il segnale modulante viene traslato in frequenza da un primo modulatore in modo da ottenere un segnale IF a frequenza intermedia. Attraverso una seconda conversione di frequenza (ottenuta con il secondo modulatore), dal segnale IF si passa al segnale RF a radiofrequenza. Questo metodo è più complesso, ma presenta il vantaggio di migliorare il disaccoppiamento tra i vari stadi del trasmettitore e consentire un migliore utilizzo del canale di trasmissione. Segnale IF a frequenza intermedia Interviene nella modulazione indiretta; in questo caso infatti il segnale modulante viene prima applicato ad uno stadio a frequenza intermedia (IF). Questo implica il principio di sovrapposizione, molto usato nei ricevitori supereterodina. Nella scheda sperimentale, gli stadi IF sono usati nei moduli AM o FM le cui uscite sono collegate all'ingresso del circuito modulatore. modulatore1 filtro modulatore2 amplificatore Adattatore d'impedenza fc1 oscillatore1 fc2 oscillatore2 Alunna-Serafini Rossella classe III anno scolastico pag.6 di pag 6

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