Amplitudimodulaatio (AM) Esitys aikatasossa

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "Amplitudimodulaatio (AM) Esitys aikatasossa"

Transkriptio

1 Modulaatio Signaalia (analogista tai digitaalista) siirrettäessä siirtotiellä (kaapeli, puhelinlinja, radioyhteys, satelliittilinkki) esiintyy yleensä tarve muuttaa signaalin taajuusalue siirtoon sopivaksi Esimerkiksi puhetta siirrettäessä radioyhteyden kautta, täytyy alkuperäinen, matalataajuinen signaali, muuttaa radiotaajuiseksi käytettävän radioyhteyden mukaisesti 1 2 Modulaatio Demodulaatio Taajuusalueen siirto tapahtuu modulaation avulla Erään määritelmän mukaan modulaatio on: jotakin kantoaaltotaajuudella olevaa kantoaallon ominaisuutta muutetaan moduloivan signaalin avulla Siirrettävä, alkuperäinen signaali (esim. puhe) on moduloiva signaali (modulating wave), ja lopputuloksena saatava kantoaaltotaajuudella ja sen lähistöllä esiintyvä signaali on moduloitu signaali (modulated wave) Moduloinnin lisäksi signaalin siirron jälkeen täytyy moduloitu signaali yleensä muuttaa takaisin alkuperäiseen muotoon Tätä takaisinmuunnosta kutsutaan demoduloinniksi (demodulation) tai ilmaisuksi (detetion) 3 4

2 Amplitudimodulaatio (AM) Seuraavaksi tarkastelemme yleisimpiä modulointitekniikoita (analogisia sekä digitaalisia) Aloitamme katsauksen amplitudimodulaatiolla (AM) ja siirrymme kulmamoduloinnin (FM, PM) jälkeen digitaalisiin modulointeihin (Sini)Kantoaalto voidaan määritellä matemaattisesti ( A os(2πf = 2.1 jossa A on kantoaallon amplitudi (arrier amplitude) ja f on kantoaaltotaajuus Kantoaallon vaihesiirto on oletettu nollaksi Merkitään m(:llä moduloivaa signaalia (vaikkapa puhe) 5 6 AM Esitys aikatasossa Amplitudimodulaatio on määritelty prosessiksi, jossa kantoaallon ( amplitudi A muuttuu lineaarisesti moduloivan signaalin m( tahdissa Amplitudimodulaatio voi olla myös epälineaarista riippuen mm. moduloivan signaalin taajuussisällöstä Keskitytään tarkastelussamme kuitenkin amplitudimodulaation lineaariseen perusmuotoon Amplitudimoduloitu signaali (perusmuodossaan) voidaan esittää matemaattisesti s( = A [1 + k m( ]os(2πf 2.2 jossa k a on vakio nimeltään modulaattorin amplitudiherkkyys (amplitude sensitivity) Perusmuodoksi em. tapausta kutsutaan siksi, että sen taajuussisältö on yksikäsitteisesti esitettävissä a 7 8

3 Edellisessä yhtälössä kosinitermiä kertovaa ajan funktiota kutsutaan amplitudimoduloidun signaalin verhokäyräksi (envelope) Verhokäyrä a( voidaan tämän perusteella esittää a( A 1 k m( = + a 2.3 Tarkempaa esittelyä kaipaa kaksi eri tapausta, jotka riippuvat modulaation voimakkuudesta Tämä ilmenee termin k a m( suuruudesta ykköseen verrattuna 9 10 jos k a tapaus 1 m( 1,kaikilla t termi 1+k a m( on aina positiivinen Tällöin verhokäyrä voidaan esittää a( = A [1 + k m( ], a kaikilla t Tapaus 2 Jos taas k a m( > 1 joillakin t:n arvoilla, täytyy verhokäyrä määrittää yhtälöstä 2.3 Yksi tärkeä AM-modulaatioon liittyvä tunnussuure liittyy näihin tapauksiin Tämä määrittää em. modulaation voimakkuuden 11 12

4 Tunnussuure (perentage modulation) saadaan kertomalla suurin termin k a m( arvo sadalla (%) Tapaus 1 vastasi tilannetta, jossa modulointi on pienempi kuin 100% Vastaavasti tapauksessa 2 modulaatio on suurempi kuin 100% Tätä selventänee seuraava kuva Ylimmässä kuvassa moduloiva signaali m( (message signal) Keskimmäisessä kuvassa AM-moduloitu signaali (66.7%<100%) alimmassa kuvassa modulointiaste yli 100% (166.7%) Verhokäyrä (envelope) näkyy kuvassa katkoviivalla Ed. kuvista nähdään, että jos modulaation aste on alle 100 %, AM-moduloidun signaalin verhokäyrä vastaa alkuperäisen moduloivan signaalin käyrämuotoa Jos modulaatioaste on yli 100%, esiintyy moduloidussa signaalissa säröytymistä (envelope distortion) Jälkimmäistä tapausta kutsutaan myös ylimoduloiduksi (overmodulated) Ilmaisimen (demodulaattorin, piirin, joka muuttaa moduloidun AM-signaalin takaisin vastaamaan signaalin m( käyrämuotoa=verhokäyrä a() toteutus vaikeutuu huomattavasti, jos modulointiaste on yli 100% 15 16

5 AM taajuustasossa Jotta ilmaisu onnistuu helposti, täytyy seuraavien ehtojen olla voimassa: Modulointiaste < 100%, jotta säröytymiseltä vältytään Siirrettävän moduloivan signaalin m( kaistanleveyden W täytyy olla pieni verrattuna kantoaaltotaajuuteen Tarkastellaan seuraavaksi AM signaalia taajuustasossa Rukkastuntumalla jokainen voi arvioida AMsignaalin sisältävän ainakin kantoaallon taajuuden sekä moduloivan signaalin taajuusalueen Moduloivan signaalin taajuusalue W kuvautuu taajuustarkastelussa kuitenkin hieman eri tavalla, kuin yksinkertaisella päättelyllä voisi kuvitella Moduloidussa signaalissa tapahtuu moduloivan signaalin matalilla taajuuksilla (Baseband) oleva taajuussisällön siirtyminen kantoaaltotaajuuden ympäristöön Myös aiemmin kurssilla kummitelleet negatiiviset taajuudet näkyvät moduloidun signaalin spektrissä Tämä käy ilmi seuraavista kuvista 19 20

6 Positiiviset taajuudet kuvautuvat kantoaaltotaajuuden f yläpuolelle Tätä osaa kutsutaan ylemmäksi sivukaistaksi (upper sideband) (Hyödyttömä negatiiviset taajuudet kuvautuvat taas symmetrisesti alemmalle sivukaistalle (lower sideband) kantoaaltotaajuuden alapuolelle Jos kantoaaltotaajuus on suurempi kuin maksimaalinen baseband-signaalin taajuus (W), eivät sivukaistat mene päällekkäin (vrt. laskostuminen näytteenotossa) Suurin AM-signaalissa esiintyvä taajuus on f + W, ja pienin f W(positiivisilla taajuuksilla) Suurimman ja pienimmän taajuuden välinen erotus on AM-signaalin kaistanleveys (transmission bandwidth), joka on kaksinkertainen basebandsignaalin m( kaistanleveyteen nähden B=2 W DSB Edellä kuvattua tavallista AM-signaali kutsutaan DSB-moduloiduksi, Double- SideBand DSB-modulaatio onnistuu periaatteessa vain yksinkertaisesti kertomalla basebandsignaali m( kantoaallolla ( Tämän toteuttamiseen käytännössä on erilaisia mahdollisuuksia, joihin palataan lyhyesti myöhemmin Modulaatioindeksi Esitellään vielä yksi perinteiseen AM-signaaliin liittyvä suure, jota jo sivuttiin edellä modulaatioindeksi (modulation index, modulation fator) µ = k A a m Jos halutaan käyttää perinteistä modulaatiota ilman verhokäyrän säröytymistä, modulaatioindeksin tulee olla alle

7 Tarkastellaan seuraavaksi sinimoduloitua signaalia (single tone modulation) jossa kantoaaltoa moduloidaan yksittäisellä siniaallolla Sinimoduloidun signaalin spektri on teoriassa viivaspektri, johon oletukseen nojaudumme seuraavassa kuvassa Tällöin Fourier-kehitelmien perusteella AMsignaalin spektri koostuu yksittäisistä pistetaajuuksista taajuuksilla ±f, f ±f m ja -f ±f m Käytännössä AM-signaali on jännite- tai virtasignaali Kummassakin tapauksessa voidaan laskea keskimääräinen teho, joka syötetään nimelliseen 1Ω:n vastukseen jaettuna eri taajuuskomponenteille: kantoaallon teho: ½A 2 ylemmän sivukaistan teho: 1/8µ 2 A 2 alemman sivukaistan teho: 1/8µ 2 A 2 Sivukaistojen tehon suhde verrattuna moduloidun signaalin kokonaistehoon on 2 2 µ /(2 + µ ) Tämä riippuu siis vain modulaatioindeksistä Jos modulaatioindeksi µ on 1 (100 %) kokonaisteho sivukaistoilla on kolmasosa koko AM-signaalin kokonaistehosta 27 28

8 AM-signaalin generointi Periaatteellisella tasolla amplitudimodulointi voidaan toteuttaa seuraavan kuvan mukaisesti m ( s( = A [1 + k m( ]os(2πf k a + a A os( 2πf square-law modulator Käytännössä kertolasku on hieman hankala yksinkertaisesti toteuttaa Katsotaan lyhyesti kahta käytettyä menetelmää AM-signaalin generoimiseksi: square-law modulator swithing modulator Molemmat käyttävät toteutuksessaan hyväkseen epälineaarista elementtiä, kuten diodia koostuu kahdesta osasta: summain, joka summaa kantoaaltotaajuuden sekä moduloivan signaalin epälineaarinen osa + suodin, joka synnyttää modulointituloksen Epälineaarisena osana käytetään yleisesti diodia tai transistoria 31 32

9 Toiminta perustuu pn-liitoksen tai FET:in ominaiskäyrään, joka tietyssä toimintapisteessä voidaan approksimoida käyttäytyvän neliöllisesti: 2 u 2( = a1u 1( + a2u1 ( Tulosignaalina u 1 ( on kantoaallon ja moduloivan signaalin summa Epälineaarisessa osassa syntyy myös muita modulointituloksia, jotka täytyy siivota pois lopullisesta AM-signaalista Swithing modulator Kantoaalto on suuri amplitudiltaan, joten se käyttää koko diodin ominaiskäyrää hyväkseen Oletetaan diodin käyttäytyvän kuten ideaalinen kytkin Tämän johdosta vastuksella näkyvä jännite vaihtelee nollan ja kantoaallon amplitudin välillä kantoaallon taajuudella Jos moduloiva signaali on pieni amplitudiltaan, voidaan lopputulosta approksimoida lineaarisena operaationa Syntyvät sivutuotteet siivotaan suotimella 35 36

10 AM-signaalin ilmaisu Yksinkertaisen AM-signaalin demodulointi on periaatteessa helppoa, jos modulointiaste on alle 100% Alkuperäinen signaali näkyy AM-signaalin verhokäyrässä, ja on esimerkeissämme visuaalisesti helposti hahmoteltavissa Käytännössä demodulointiin tarvitaan kytkentä, joka poistaa kantoaallon ja jättää jäljelle verhokäyrän mukaisen signaalin, joka vastaa muodoltaan alkuperäistä signaalia m( Verhokäyräilmaisin Tarkastellaan yksinkertaista kytkentää, verhokäyräilmaisinta (envelope detetor), jonka toiminta perustuu diodikytkentää (huippuilmaisin) Kytkentä on hyvin yksinkertainen, mutta tehokas, ja soveltuu hyvin kapeakaistaisen AM-signaalin ilmaisuun Lisäksi edellytyksenä on pieni modulointiaste, <100% Kytkennän hienoutta kuvaa se, että kytkennän eri variaatioita käytetään lähes kaikissa kaupallisissa AM-vastaanottimissa Rajoittavana tekijänä lähinnä RC-piirin mitoitus, joten ei sovellu laajakaistaiselle tulosignaalille 39 40

11 Asynkroninen AM Edellä esitettyä periaatetta AM-signaalin muodostamiseksi kutsutaan asynkroniseksi amplitudimodulaatioksi (non-oheren Tämä tarkoittaa sitä, että vastaanottimen (demodulaattorin) ei tarvitse olla synkronoitu samanvaiheiseksi täsmälleen samalle taajuudelle, vaan moduloiva signaali voidaan saada esille pelkästään verhokäyrää tarkastelemalla Seuraavaksi tarkastellaan hieman monimutkaisempaa, synkronoitua AM:ta (oheren DSB-SC Sopivalla modulaatioindeksillä syntyvästä AM-signaalin spektristä voidaan poistaa kantoaalto lähes kokonaan näkyvistä tällöin puhutaan DSB-SC-signaalista, Double-SideBand Suppressed Carrier DSB-SC signaalin ilmaisu eli demodulointi hankaloituu kuitenkin verrattuna perinteiseen AM-signaaliin DSB-SC Tavallisesti kantoaalto ei liity mitenkään varsinaisesti siirrettävään signaaliin Tämän johdosta kantoaallon siirtäminen tarkoittaa turhaa tehon siirtoa ja haaskausta DSB-SC modulaatiossa kantoaalto on häivytetty lähes kokonaan siirrettävästä signaalista DSB-SC moduloitu signaali saadaan aikaiseksi suoralla kertolaskulla kantoaallon ja moduloivan signaalin avulla seuraavan periaatteellisen kuvan mukaisesti m ( s( = m( A os(2πf A os( 2πf 43 44

12 DSB-SC signaalin käyrämuoto ja spektri Jos verrataan saatua spektriä sivun 20 kuvaan, havaitaan, että kantoaallon spektripiikki puuttuu uudesta spektriestimaatista Tämä luonnollisesti parantaa signaalinsiirron hyötysuhdetta, koska turhaa kantoaallon tehoa ei tarvitse siirtää Ei näkyvää piikkiä kantoaaltotaajuudella DSB-SC signaalin generointi Balaned modulator Signaali muodostuu periaatteessa yksinkertaisella kertolaskulla, usein puhutaankin produt-modulatorista Tarkastellaan pintapuolisesti kahta soveltuvaa modulaattoria DSB-SC modulaation luomiseksi: Balaned modulator Ring modulator Balansoitu modulaattori koostuu kahdesta tavallisesta AMmodulaattorista, jotka ovat kytketty kuvan mukaisesti 47 48

13 Ring modulator modulaattorit ovat samanlaisia, ainoastaan moduloivan signaalin etumerkki vaihtuu Tämän jälkeen modulointitulokset summataan yhteen Matemaattisesti s ( = A [1 + k m( ]os(2πf 1 s ( = A [1 k 2 a a m( ]os(2πf s( = s1( s2( = 2k A os(2πf a Yksi käyttökelpoisimmista, yksinkertaisista modulaattoreista on ring modulator (lattie modulator, double balaned modulator) Modulaattorissa neljä diodia muodostavat ringin, jossa kaikki osoittavat samaan suuntaan Diodeja ohjataan suorakulmakantoaallolla ( kanttiaalto ), muuntajakytkennän avulla Kantoaallon ollessa positiivisella puolella, uloimmat diodit johtavat, ja sisemmät diodit eivät johda, b-kuva Tällöin modulaattori kertoo m(:n yhdellä (m( *1) Kantoaallon ollessa negatiivinen, tilanne on vastakkainen, ja modulaattorin lähdöstä saadaan m( *(-1) Aikatasossa signaalit näyttävät kuvan mukaisilta Havaitaan, että moduloitu aalto koostuu vain modulaatiotuloksesta (m( *(), eikä siinä esiinny summautuneena varsinaisesti kantoaaltoa, kuten perinteisen AM:n tapauksessa 51 52

14 Synkroninen AM DSB-SC signaali on esimerkki synkronisesta (koherentista) amplitudimodulaatiosta Tämä tarkoittaa sitä, että ilmaisimessa täytyy tietää tarkasti modulaattorin taajuus sekä vaihesiirto, jotta alkuperäinen signaali saadaan rekonstruoitua moduloidusta signaalista (pelkkä verhokäyräilmaisin ei enää riitä) Koherentti ilmaisu Signaali m( voidaan rekonstruoida DSB- SC- signaalista s( kertomalla s( ilmaisimessa olevalla paikallisoskillaattorilla, ja tämän jälkeen suodattamalla kertolaskun tulos Ilmaisimen paikallisoskillaattorin taajuus ja vaihesiirto täytyy olla täydellisessä synkassa modulaattorin kanssa Huomaa moduloinnissa ja demoduloinnissa syntyvien modulointitulosten taajuussisältö ja amplitudi siirtolinja Demodulointi Edellisen kuvan katkoviivoitettu osa kuvaa tarvittavan suotimen taajuusvastetta, jotta sivutuotteena syntyvät modulointitulokset voidaan suodattaa pois Tarvittava suotimen vahvistus on kaksi, jos amplitudi halutaan pitää samana Toisena (de)moduloinnin sivutuotteena syntyy signaaliteho taajuusalueelle 2*paikallisoskillaattoritaajuus Modulointi 55 56

15 Modulaattorin lähtö on riippuvainen signaalista m(, olettaen kantoaallon (modulaattorissa) ja paikallisoskillaattorin (ilmaisimessa) vaihesiirto vakioksi Demodulaattori koostuu periaatteessa vain kertolaskusta, jossa s( ja paikallisoskillaattoritaajuus kerrotaan keskenään, ja tulos suodatetaan (kuva) Demodulaattorista saatavalle signaalille voidaan kirjoittaa v( = os(2πf t + φ) s( = A os(2πf os(2πf t + φ) m( 1 1 = A osφm( + A os(4πf t + φ) m( 2 2 Lähtösignaali saadaan suodattamalla moduloinnin sivutuotokset pois ei-toivotut modulointitulokset Suodatetulle signaalille voidaan kirjoittaa 1 v0( = A osφm( 2 Demoduloidun signaalin amplitudi on maksimissaan vaihesiirron ollessa 0, ja minimissään, kun φ=±π/2 Paikallisoskillaattorin vaihesiirto aiheuttaa siis (demoduloidun) signaalin vaimenemista kertoimella osφ. Jos vaihesiirto pysyy kuitenkin vakiona, voidaan alkuperäinen signaali m( konstruoida, eikä signaali säröydy Käytännössä signaalien vaihesiirrot ja taajuudet eivät tarkalleen pysy vakiona (mm. siirtotiestä johtuen), joten demodulaattorissa tarvitaan erikseen kytkentä, joka huolehtii, että paikallisoskillaattorin taajuus ja vaihesiirto pysyvät vakiona Tämä johtaa luonnollisesti monimutkaisempaan kytkentään verrattuna perus AM:oon 59 60

16 SSB Kuten aiemmin havaittiin, käyttää perinteinen (DSB ja DSB-SC) AM-signaali kaksinkertaisen taajuusalueen kantoaaltotaajuuden ympäristössä alkuperäisen signaalin taajuusalueeseen nähden Tämä ei ole kovin suotavaa etenkään radiosignaaleissa, sillä nykyisin vapaat taajuusalueet ovat käymässä vähiin DSB-signaali tuhlaa turhaa taajuuskaistaa, sillä negatiiviset taajuudet eivät sisällä mitään (uutta) informaatiota Poistamalla toinen sivukaistoista, voidaan siirtoon tarvittava taajuusalue teoriassa puolittaa SSB-signaalin tuottamiseksi on useita vaihtoehtoja, mm.: Toinen sivukaistoista voidaan suodattaa pois jyrkkäreunaista suodatinta käyttäen Vaihesiirron hyväksikäyttäminen summauksessa kumoamaan toinen sivukaistoista modulaattorissa Toinen sivukaistoista voidaan poistaa suodatuksen avulla (frequeny disriminator) Suodattimelta vaaditaan jyrkkää siirtymäkaistaa ja hyvää vaiheja transienttikäyttäytymistä: yleensä vaikea toteuttaa kunnolla, joten signaali vääristyy Yleensä suotimina käytetään keraamisia resonaattoreita 63 64

17 SSB-signaali voidaan muodostaa myös kuvan mukaisesti (phase disriminator) Modulaattori koostuu kahdesta modulaattorista (I ja Q), joihin syötetään sama kantoaalto 90º vaihesiirrossa (Q==quadrature) m( syötetään suoraan I-modulaattoriin (I==inphase), lopputuloksena saadaan normaali DSB-SC signaali Toiseen modulaattoriin (Q) viedään Hilbertmuunnettu m(, tuloksena saadaan DSB-SC signaali. Signaalin amplitudispektri on sama kuin I-modulaattorista saatava, mutta vaihespektri on muuttunut siten, että vähentämällä tai yhteen laskemalla I- modulaattorin kanssa, vähenee toinen sivukaistoista kokonaan Vestigial sideband modulation, VSB VSB on tavallaan kompromissi DSB ja SSB moduloinnin väliltä Tässä modulointitavassa saatava spektri sisältää toisen sivukaistan lähes täydellisesti sekä pienen osan toista sivukaistaa Sivussa siirtyvä pieni osa toista sivukaistaa (vestige) kompensoi pääkaistasta puuttuvan osan VSB modulointi kuluttaa taajuuskaistaa lähes yhtä vähän kuin SSB Etuna SSB-modulointiin on kuitenkin parempi matalien taajuuksien ominaisuudet SSB modulaatiossa matalat taajuudet (kaistan ääripää tuppaavat helposti vääristymään 67 68

18 Yhteenveto VSB-modulaattori ja demodulaattori VSB-signaalin spektri Perinteisessä AM järjestelmässä sivukaistat lähetetään kokonaisina, mukana kulkee vielä kantoaalto hukkaa tehoa ja taajuuskaistaa Toisaalta demodulaatio on helppoa joko verhokäyräilmaisinta tai square-law ilmaisinta käyttäen Tämän johdosta esimerkiksi vanhat kaupalliset vastaanottimet toimivat juuri DSB tai SSB modulaatiolla SC SC- järjestelmän (suppressed arrier) etuna on taas kantoaallon puuttuminen lähetettävästä signaalista vaatii vähemmän tehoa lähettimestä, eikä häiritse myöskään yhtä voimakkaasti muita Vaatii vastaanotossa kuitenkin monimutkaisempaa ilmaisua synkronoinnin aikaansaamiseksi SSB SSB vaatii pienimmän siirtokaistan ja pienimmän tehon Modulointi ja demodulointi hieman vaikeampaa (etenkin muinaisina aikoina) 71 72

19 VSB SSB:n ja DSB-SC:n välimuoto Soveltuu laajakaistaisille lähetteille, myös DC:stä alkaen Käytetty mm. televisiossa Taajuustranslaatio Olemme jo törmänneet AM- moduloinnin yhteydessä tärkeään, erityisesti viestintäjärjestelmien tarvitsemaan taajuusalueen muutokseen Usein signaaleja käsiteltäessä tarvitsee niiden sisältämää taajuusaluetta muuttaa joko ylös- tai alaspäin esimerkiksi siirtolinjan vaatimusten mukaisesti Taajuustranslaatio tapahtuu yksinkertaisesti kertomalla signaali paikallisoskillaattorin (loal osillator, LO) muodostamalla siniaallolla Tämä taajuusalueen siirto tuli esille sekä moduloinnin yhteydessä, että demodulointia käsiteltäessä Esimerkkinä DSB-SC signaali. a) DSB-SC signaalin spektri. b) Taajuustranslaation jälkeen saatu spektri kertomalla ed. signaali paikallisoskillaattorin taajuudella f l

20 DSB-SC signaali on määritelty s( = m( A os(2πf Moduloiva signaali on rajoitettu taajuusalueelle W W Modulointituloksen spektri sijaitsee tällöin taajuuksilla f W f +W sekä -f W -f +W Edellisen kuvan esimerkissä oli haluttu siirtää moduloitu signaali uudelle taajuusalueelle, taajuudelta f taajuudelle f 0 Tämä onnistuu aiemmin kuvatulla tavalla, eli kertomalla s( uudella taajuudella (paikallisoskillaattori) Uusi DSB-SC-spektri sijaitsee taajuuksilla f f l ja f + f l Jos kuvan esimerkissä haluttiin tehdä taajuustranslaatio alaspäin, suodatetaan ylemmillä taajuuksilla olevat modulointitulokset pois Mikseri Laitetta, jolla taajuustranslaatio suoritetaan, kutsutaan mikseriksi eli sekoittimeksi Toimenpidettä kutsutaan sekoitukseksi (mixing, heterodyning) Sekoitin voidaan toteuttaa kuvan mukaisesti kertojalla ja halutulla kaistanpäästösuotimella Kertoja on muodostettu yleensä epälineaarista komponenttia käyttäen, samoin kuin em. modulaattoreissa Sekoitus on lineaarinen operaatio, se siis säilyttää sivukaistojen taajuussisällön muuttumattomana Sekoitus on hyvin tärkeä toimenpide, ja sitä käytetään useissa eri sovelluksissa, jossa signaalin siirtoon käytettävää taajuusaluetta halutaan muuttaa 79 80

21 Multiplexing Multipleksauksella tarkoitetaan yleisesti toimenpidettä, jossa useita, toisistaan riipumattomia, signaaleita yhdistetään yhdeksi signaaliksi (esimerkiksi siirtoa varten) Tavoitteena on, että signaalit eivät vaikuta toisiinsa, ja että signaalit voidaan lopuksi jälleen erotella toisistaan (demultiplexing) Multipleksaus voidaan tehdä joko ajallisesti (timedivision multiplexing, TDM) tai taajuusalueiden mukaan (frequeny-division multiplexing, FDM) Lohkokaavio FDM-periaatteesta on esitetty seuraavassa kuvassa Tulosignaalit (matalataajuise moduloidaan eri taajuusalueille ja yhdistetään siirrettäväksi siirtoteitä pitkin (ommuniation hannel) Suodatetut (kaistarajoitetu tulosignaalit viedään modulaattorille, jotka siirtävät yksittäiset signaalit uusille taajuusalueille Yksittäisten moduloitujen signaalien taajuusalueet eivät mene päällekkäin, vaan yksittäisen modulaattorin kantoaaltotaajuus on valittu siten, että syntyvät taajuudet menevät limittäin W1 W2 W3 W f

22 Esimerkki: AM-radiolähetykset Itse modulointi voidaan toteuttaa lähes millä tahansa (taajuutta siirtävällä) menetelmällä, mm. edellä esitetyt sopivat tarkoitukseen Myös vastaanotto tapahtuu jotakuinkin edellä kuvatulla tavalla: yksittäiset signaalit siirretään tietyn signaalin kantoaaltotaajuudella takaisin signaalin alkuperäiselle taajuusalueelle. Muut signaalit suodatetaan demodulointituloksesta pois, joten siirtotiellä esiintyvät monet signaalit voidaan erotella yksittäisiksi signaaleiksi (demultipleksaus) Radiolähetyksessä lähetin lähettää signaaleita, joita otetaan vastaan useissa eri vastaanottimissa Eri signaalit, eli kanavat, erotellaan toisistaan eri taajuusalueille em. periaatteen mukaisesti Vastaanotin Yleensä AM-vastaanotin on nk. superheterodyne-vastaanotin ( superi ) Tämä koostuu radiotaajuusosasta (RF), mikseristä ja paikallisoskillaattorista (LO), välitaajuusosasta (intermediate frequeny, IF) ja demodulaattorista Lisäksi signaalitaajuinen vahvistin ja kaiutin 87 88

23 Tyypilliset parametrit AM-radiolle: RF alue: 535kHz MHz IF taajuus: 455 khz IF kaistanleveys: 10 khz Tuleva AM-signaali otetaan vastaan antennilla ja vahvistetaan RF-osassa, joka on viritetty halutulle kantoaaltotaajuudelle Sekoitusastessa RF-taajuinen signaali muunnetaan (kiinteälle) välitaajuudelle IF Välitaajuusosa (IF) koostuu yhdestä tai useammasta viritetystä vahvistimesta, joiden taajuusalue on valittu vastaamaan käytettävää signaalia Välitaajuusosan jälkeen yksinkertaisessa AMvastaanottimessa signaali viedään ilmaisimelle (verhokäyräilmaisin), jolloin alkuperäinen signaali voidaan rekonstruoida Viimeiseksi kuvan tapauksessa signaali vahvistetaan ja viedään kaiuttimelle Time-division multiplexing TDM Tarkastellaan vielä lyhyesti em. TDM-järjestelmän periaatetta ja erästä AM-toteutusta FDM-tapauksessa eri signaaleita siirrettiin yhteistä kanavaa pitkin jakamalla yksittäiset signaalit eri taajuusalueelle : TDM tapauksessa samaa siirtotietä käytetään jakamalla eri signaaleille oma aikaikkuna Signaali ei siis ole jatkuva, vaan yksittäinen signaali lähetetään paloittain, vuoroperään TDM periaatetta kuvaa seuraava valitsinkytkin, joka kytkee eri signaalit siirtotielle eri ajanhetkinä 91 92

24 Esitellään vielä TDM-sovellusta varten eräs AM-signaalin muoto, pulssiamplitudimodulointi PAM PAM signaalissa kantoaalto ei ole jatkuva, vaan esimerkiksi seuraavan kuvan mukainen PAM-signaalista alkuperäinen signaali voidaan periaatteessa ilmaista kuten perinteisessä AM-signaalissa PAM signaalia voidaan käyttää TDM-siirrossa Kuvassa kukin signaali on vuorollaan kanavalla toisten signaalien ollessa samanaikaisesti hiljaa Lopullinen TDM-PAM signaali voi näyttää esimerkiksi seuraavanlaiselta Kuvassa on kolme eri signaalia, jotka vuoroperää ovat luettavissa kanavalta 95 96

25 FDM tai TDM signalointi ei mitenkään pelkästään liity AM-modulointiin Nykyisissä kommunikaatiojärjestelmissä aika- ja taajuusjakotekniikkaa käytetään yleisesti Edellä esiintyneet AM-sovellukset pyrkivät kuvaamaan vain yksinkertaistetusti toiminnan periaatteita, jotka säilyvät pääpiirteittäin samanlaisina modulaatiotavasta tai sovelluksesta riippumatta Kulmamodulointi Vaihemodulaatio (PM) Taajuusmodulaatio (FM) Kulmamodulointi Edellä käytiin läpi muutamia menetelmiä, joilla moduloitiin signaalilla m( kantoaallon amplitudia (AM) Toinen tärkeä modulaation perusmuoto on kulmamodulointi, esimerkkinä taajuusmodulointi FM Taajuusmoduloinnissa moduloiva signaali m( muuttaa kantoaallon taajuutta kantoaallon amplitudin pysyessä vakiona Kulmamodulointiin (Angle modulation) kuuluvat sekä taajuusmodulointi (frequeny modulation, FM) että vaihemodulointi (phase modulation, PM) Näissä modulointimuodoissa kantoaallon vaihekulmaa moduloidaan toisella signaalilla m(

26 Kulmamoduloidun signaalin spektri ei suoraan riipu moduloivan signaalin eikä kantoaallon taajuusalueesta Kulmamodulointi on lisäksi voimakkaasti epälineaarinen operaatio Moduloidun signaalin taajuusspektri on levitetty kantoaaltotaajuuden ympärille, modulaattorin parametrien mukaan joko kapealle tai laajalle taajuuskaistalle Yleisessä muodossa kulmamoduloitu signaali voidaan esittää s( = A os[ θ ( ] jossa A on kantoaallon amplitudi (vakio), ja θ( on kulma-argumentti, joka vaihtelee moduloivan signaalin tahdissa PM Vaihemodulaatio PM on kulmamoduloinnin muoto, jossa vaiheargumentti vaihtelee lineaarisesti moduloivan signaalin m( tahdissa θ ( = 2πf t + k pm( ensimmäinen termi kuvaa moduloimattoman kantoaallon kulma-argumenttia, k p kuvaa modulaattorin vaiheherkkyyttä (phase sensitivity) FM Taajuusmodulaatio FM on kulmamoduloinnin muoto, jossa kantoaallon hetkellistä taajuutta f i ( muutetaan suoraan moduloivan signaalin tahdissa fi ( = f + k f m( jossa k f on taajuusdeviaatiokerroin, taajuusherkkyys (frequeny deviation onstant, frequeny sensitivity)

27 Sinimodulointi Kanttiaaltomodulointi a) moduloiva sinisignaali b) taajuusmoduloitu signaali ) sinisignaalin aikaderivaatta d) vaihemoduloitu signaali Modulointi kanttiaallolla (a). b) taajuusmoduloitu signaali. ) m(:n aikaderivaatta. d) vaihemoduloitu signaali Vizualisations\AngleMod.exe Modulointi rampilla. a) vaihemodulointi, b) taajuusmodulointi Kulmamoduloitu signaali s( voidaan esittää matemaattisesti s( = Aos[ ω t + φ( ] jossa A sekä ω ovat kantoaallosta riippuvia vakiota, ja φ( on funktio moduloivasta signaalista m(

28 Vizualisations\FreqMod.exe Kirjoittamalla yhtälö muotoon s( = Aos[ θ ( ] jossa θ ( = ωt + φ( voidaan hetkellinen moduloidun signaalin kulmataajuus ω i määrittää dθ ( dφ( ω i = = ω + dt dt Tästä havaitaan taajuuden olevan vakio, jos vaihekulman derivaatta on vakio Funktio dφ(/dt on moduloidun signaalin ω hetkellinen taajuuspoikkeama (deviaatio) Funktio θ(/dt on vastaavasti signaalin ω hetkellinen vaihepoikkeama Modulaattori Taajuus- ja vaihemodulaation välinen yhteys a) FM-signaalin generointi PMmodulaattorilla b) PM-signaalin generointi FMmodulaattorilla FM Taajuusmoduloidussa signaalissa kantoaallon hetkellinen taajuusdeviaatio on verrannollinen moduloivaan signaaliin m(: josta ratkaisemalla dφ( = k dt t f m( φ( = k f m( dt + φ( t0)

29 Yhtälöissä k f on taajuusdeviaatiokerroin, taajuusherkkyys (frequeny deviation onstant, frequeny sensitivity) Taajuusherkkyyden yksikkönä on [rad/s/v] tai [Hz/V], olettaen moduloivan signaalin olevan jännitesignaali Yksinkertaistetaan vielä yhtälöä olettamalla vaihesiirto φ(t 0 ) = 0, saadaan taajuusmoduloidulle signaalille s( aikatasossa matemaattinen muoto s( = A + t os ωt k f m( dt Modulaatioindeksi, FM Suuretta f ( ω) kutsutaan taajuusdeviaatioksi (frequeny deviation) Taajuusdeviaatio esittää suurinta hetkellisen taajuuden poikkeamaa kantoaaltotaajuudesta f FM-signaalille on ominaista, että taajuusdeviaatio f on verrannollinen moduloivan signaalin amplitudiin, ja toisaalta se on täysin riippumaton moduloivan signaalin perustaajuudesta Taajuusdeviaation f ja moduloivan (sini)signaalin taajuuden f m suhdetta kutsutaan FM-signaalin modulaatioindeksiksi toisaalta FM-tapauksessa aikaisemmasta yhtälöstä β = f a m k ω m f β = f m

30 modulaatioindeksi, PM Vaihemoduloidulle signaalille, jolle φ( = k m( modulaatioindeksi saadaan β = k a p m p Modulaatioindeksi on määritelty vain sinisignaalille (m(), ja ilmaisee sekä FM- että PM signaalin maksimi vaihedeviaation. Itse moduloitu signaali voidaan kirjoittaa nyt muotoon (FM ja PM) s( = Aos( ω t + β sinω m FM-signaalin spektri Tarkastellaan aluksi taajuusmodulointia yksitaajuisen moduloivan signaalin tapauksessa Määritellään moduloiva signaali m( = A os( ω Taajuusmoduloidun signaalin s( hetkellinen taajuus on m ω ( = ω + k i A m os( ω = ω + ω os( ω f m m m Spektri Kulmamoduloitu kantoaalto voidaan kirjoittaa eksponenttimuotoon: s( = Aos[ ω t + φ( ] L s( = Re( Ae ) = Re( Ae j( ω t+ φ ( jω t jφ ( Tämän esitystavan johdosta kulmamodulaatiota kutsutaan joskus eksponentiaaliseksi modulaatioksi e ) spektri tekemällä sarjakehitelmä saadaan 2 n jω t t s t = Ae t φ ( ) n φ ( ) ( ) Re 1 + jφ( L+ j + L 2! n! 2 3 φ ( φ ( = A osωt φ( sinωt osωt + sinωt + L 2! 3! No, mitä tästä pitäisi nähdä? : Kulmamoduloitu signaali koostuu moduloimattomasta kantoaallosta sekä useista amplitudimoduloiduista termeistä Kulmamoduloidun signaalin spektri koostuu samoin kantoaallosta, sekä signaalien φ(, φ 2 (, φ 3 (, spektreistä

31 Sinimodulointi Taajuusmodulointi luonnostaan levittää moduloidun signaalin spektrin laajalle alueelle Teoriassa syntyvä taajuusspektri muodostuu äärettömästä määrästä sivukaistoja Käytännössä muodostuva taajuuskaista on rajallinen ja määriteltävissä likimääräisesti. Tarkastellaan FM-signaalia moduloivan signaalin ollessa siniaalto m( = Am os( ωm Tällöin moduloitu signaali on s( = Asin( ω t + β sinωm Sama esitettynä jälleen sinisignaalien summana: s = A{J o (β) sin ω t -J 1 (β)[sin (ω - ω m )t - sin (ω + ω m )t] + J 2 (β)[sin (ω -2ω m )t + sin (ω + 2ω m )t] -J 3 (β)[sin (ω -3ω m )t + sin (ω + 3ω m )t] Bessel graafisesti Kaavassa esiintynyt kummajainen J on ensimmäisen kertaluokan Besselin funktio. π 1 J n( β ) = π e 2 Esimerkkinä muutamalla modulaatioindeksin arvolla: β J o J 1 J 2 J 3 J 4 J 5 J π j( β sin λ nλ ) dλ vaaka-akselilla modulaatioindeksi, pystyakselilla funktion arvo eri termeillä Vizualisations\FM.EXE

32 Sinimoduloidun FMsignaalin spektri eri modulaatioindeksin β arvoilla Kuva perustuu signaalista s( = Asin( ω t + β sinω tehtyyn Fourier-kehitelmään, joka on n n= s ( = A J ( β )os( ω + nω ) t Tästä voidaan nähdä, että: 1) Spektrin koostuu kantoaallosta sekä äärettömästä määrästä sivukaistoja taajuuksilla ω ± nω m (n=1,2,3, ) m m Carsonin sääntö 2) yksittäisten sivutaajuuksien suhteellinen amplitudi riippuu kertoimesta J n (β), ja toisaalta J n (β) on sitä pienempi (merkityksettömämpi), mitä suurempi n on 3) Merkittävien taajuuksien lukumäärä (taajuudet, jotka sisältävät merkittävästi tehoa) on modulaatioindeksin β funktio. Jos β<<1, vain J 1 ja J 1 ovat merkityksellisiä, ja spektri koostuu kantoaallosta ja kahdesta sivukaistasta. Jos taas β>>1, spektri leviää hyvinkin laajalle kaistalle Erityisesti sinimoduloidulle (single-tone modulated) signaalille muodostuva spektri on matemaattisesti helposti määriteltävissä Tarkastelua voidaan vielä yksinkertaistaa (likimääräistää) Carsonin säännön avulla Tässä approksimaatiossa sinimoduloidun signaalin muodostama taajuuskaista on likimääräisesti BW 2 ( β + 1) ω m

33 Hieman tarkempi approksimaatio saadaan määrittelemällä merkittävien sivukaistojen amplitudin rajaksi esimerkiksi 1% moduloimattoman kantoaallon amplitudista Tämä voidaan sinimoduloinnin tapauksessa laskennallisesti määrittää, käytännössä turvaudutaan esimerkiksi taulukkojen ja graafien apuun jos tarkkaa tulosta ei tarvita Esimerkki käyrästöstä seuraavassa kuvassa, jonka avulla voidaan määrittää 99% kaistanleveys Kuvan käyrässä kaistanleveys (B) on normalisoitu suhteessa taajuusdeviaatioon Kuvasta voidaan myös varovaisesti päätellä, että modulaatioindeksiä kasvattamalla merkittävä, muita häiritsevä, taajuusalue pienenee Jos moduloiva signaali ei ole sinisignaali (kuten yleensä), taajuuskaistan määritys vaikeutuu entisestään Tilannetta voidaan approksimoida kuitenkin määrittelemällä mielivaltaisen, kaistarajoitetun, moduloivan signaalin m( deviaatiosuhde (deviation ratio) maksimi taajuusdeviaatio ω D = = m( : n kaistanleveys ω M

34 M Deviaatiosuhdetta D voidaan käyttää mielivaltaisella signaalilla kuten modulaatioindeksiä β sinisignaalilla, jolloin Carsonin säännön mukaan taajuuskaistaksi saadaan BW 2 ( D + 1) ω M Jos D<<1, kaistanleveys on jotakuinkin 2ω M, ja kyseessä on kapeakaistainen (narrow band,nb) kulmamoduloitu signaali Jos D>>1, kaistanleveys on noin 2D ω M =2 ω, ja kyseessä on laajakaistainen (wide band, WB) signaali Sama pätee tietysti sinimoduloinnin tapauksessa NB Kapeakaistaisen kulmamoduloinnin tapauksessa voidaan tehdä vielä yksi yksinkertaistus tarkasteltaessa signaali matemaattisesti. Jättämällä aiemmin esitetystä Fourier-kehitelmästä merkityksettömät korkeamman asteen termit pois, voidaan NB-signaalille kirjoittaa s( Aosω t Aφ( sinω t Kulmamoduloinnin toteutus Vaihe- ja taajuusmoduloidulle signaalille saadaan tästä: Edellisten yhtälöiden perusteella suora toteutus NB-kulmamoduloinnille: s NBPM ( Aosω t Ak m( sinω t p s NBFM ( Aosω t A( k f t m( λ) dλ)sinω t Näistä päästään suoraan toteutukseen

35 WB-modulointi Kuvassa katkoviivoitettu alue on vaihemodulaattori, jota pelkästään käyttämällä saadaan aikaiseksi PM Jos tarkoituksena on tehdä laajakaistaista kulmamodulointi (WB), käytössä on periaatteessa kaksi menetelmää: Lisäämällä kytkentään integraattori (tai alipäästösuodin approksimoimaan integraalia), saadaan aikaiseksi FM Epäsuora (indiret method) Suora (diret method) Epäsuora menetelmä Epäsuorassa menetelmässä ensin muodostetaan aluksi NB-signaali edellä esitetyn periaatekuvan mukaisesti Tämän jälkeen tehdään muunnos laajakaistaiseksi (WB) signaaliksi käyttäen taajuuskertojaa (-kertojia)

36 Taajuuskertoja kertoo tulosignaalin sinisignaalien argumentit n-kertaiseksi Siis jos tulosignaali on x( = Aos( ω t + φ( ) saadaan taajuuskertojan lähdöstä y( = Aos( nω t + nφ( ) Taajuuskertoja nostaa monesti kantoaaltotaajuuden liian suurelle taajuudelle Tämän kiertämiseksi (ja muutenkin halutun taajuuskanavan käyttämiseksi) käytetään mikseriä siirtämään saatu lopputulos sopivalle taajuusalueelle Suora menetelmä Epäsuora menetelmä WBFM-signaalin generoimiseksi Nykyisin käytetymmässä suorassa menetelmässä moduloiva signaali m( ohjaa suoraan kantoaaltoa Tämä voidaan toteuttaa käyttämällä esimerkiksi jänniteohjattua oskillaattoria, VCO (voltage ontrolled osillator) Suuren taajuusdeviaation käyttäminen on helposti mahdollista suorassa menetelmässä, koska taajuuskertojia ei tarvita

37 Huonona puolena mainittakoon kantoaaltotaajuuden ryömintä (drif ajan myötä Tämän johdosta tarvitaan erillinen kytkentä, joka huolehtii taajuuden stabiloinnista Eräs keino taajuuden ajallisen ryöminnän ehkäisemiseksi on vaihelukitun silmukan (PLL) käyttö Esimerkkinä seuraavan kuvan Crosby modulaattori PLL Vaihelukittu silmukka (phase loked loop, PLL) on negatiivisesti takaisinkytketty järjestelmä, joka koostuu kolmesta tärkeästä pääosasta: Vaiheilmaisin (phase detetor, multiplier) Alipäästösuodin Jänniteohjattu oskillaattori (Voltage Controlled Osillator, VCO) f r Phase Detetor U p LPF Loop Amplifier VCO f o

38 PLL - toiminta Alkutilassaan PLL on lukkiutumaton, jolloin VCO värähtelee tietyllä, kyseisestä komponentista riippuvalla taajuudella f 0 Jos tuloon tuodaan signaali jonka taajuus f r on eri kuin f 0, tuottaa vaiheilmaisin erosignaalin U p U p suodatetaan (ja vahvistetaan) ja viedään ohjaussignaaliksi VCO:lle VCO muuttaa tämän jälkeen värähtelytaajuuttaan ohjeen mukaisesti ja asettuu tilaan, jossa f 0 =f r Tällöin PLL on lukkiutunu tulosignaalin taajuuteen (tarkemmin ottaen vaihe-eroon) PLL PLL-piireillä on tyypistä riippuen erilaiset toiminta-alueet ja vapaan värähtelyn taajuudet Lok Range Capture Range Free-Running Frequeny f LL f HC f HL f f LC f o FM -demodulaatio Vaihelukittu silmukka on tärkeä analogisen (ja digitaalisen) elektroniikan komponentti, ja sillä on paljon käyttöä muissakin sovelluksissa kuin pelkästään tässä esitellyssä Vaihelukittua silmukkaa käytetään yleensä sovelluksissa, joissa täytyy tahdistua johonkin epämääräisen signaalin taajuuteen Signaali voi olla hyvinkin häiriöinen tai epäsinimuotoinen ilman että tahdistus epäonnistuu etua esimerkiksi komparaattoripohjaiseen (signaalin nollakohdan ilmaisu) tahdistukseen FM-demoduloinnissa tarvitaan vain periaatteessa piiri, jonka lähtö riippuu suoraan tulevan signaalin taajuudesta (taajuusdeviaatiosta) Tällaista piiriä kutsutaan taajuusdiskriminaattoriksi (frequeny disriminator)

39 Jos tulossa on kulmamoduloitu signaali s( = Aos[ ω t + φ( ] on diskriminaattorin lähtö y ( = k d d dφ( dt jossa kerroin k d on diskriminaattorin herkkyys taajuumoduloidun signaalin tapauksessa, jossa t φ ( = k m( λ) dλ f diskriminaattorin lähdöstä saadaan y ( k k m( d = d f diskriminaattoria voidaan käyttää myös PMdemodulointiin PM-signaalille φ( = k m( jolloin diskriminaattorista saadaan y ( = k k d d Lähdön signaali integroimalla saadaan alkuperäinen signaali m( p p dm( dt Yksinkertainen diskriminaattorin toteutus käyttää hyväkseen derivointia ja verhokäyräilmaisua

40 Nollakohdan ilmaisu FM-signaalin nollakohdan ilmaisulla voidaan myös toteuttaa demodulointi Tämä perustuu oletukseen, että FMsignaalin hetkellinen taajuus on jossa t on aikaero FM-signaalin nollakohtien välillä 1 f i = 2 t Jos tarkastellaan signaalia lyhyellä aikavälillä T, jonka aikana tapahtuu n 0 kertaa nollakohdan ylitys, saadaan t T t = n0 Hetkellinen taajuus f i = 2T Määritelmän mukaan hetkellinen taajuus on suoraan riippuvainen moduloivasta signaalista m(, joten alkuperäinen signaali voidaan rekonstruoida nollakohtien avulla n Kuvan järjestelmä perustuu tähän periaatteeseen Limitteri muuttaa tulevan FM-signaalin kanttiaalloksi Pulssigeneraattori muodostaa lyhyet pulssit limitterin nousevan ja laskevan reunan mukaisesti Integraattori tai alipäästösuodin keskiarvottaa signaalin ja rekonstruoi alkuperäisen signaalin m( Pulssigeneraattori FMsignaali Limitteri m( PLL-ilmaisu Vaihelukittua silmukkaa voidaan käyttää myös taajuusmoduloidun signaalin ilmaisuun - helppo ja yksinkertainen FM IF Signal Phase Detetor φ VCO LPF Demoduloitu signaali m(

41 Quadrature detetor Esimerkki: FM-radio FM-stereolähetyksissä on kantataajuudella alimpana molemmat kanavat yhdistettynä monosignaaliksi vanhojen laitteiden yhteensopivuuden takaamiseksi Ylempänä on stereokanavat FDM (frequeny division multiplexing) -muodossa 19 khz Pilot Carrier SCA L+R (optional) (mono) L-R L-R FM-baseband spektri khz Stereokanavat saadaan esille R-L ja R+L signaaleista Kyseiset signaalit ovat moduloitu DSBSC AMmodulaatiolla 38 khz:n apukantoaallolla 19 khz:n pilot-signaali on tarkoitettu avuksi DSBSC AM ilmaisuun SCA (Subsidiary Carrier Authorization) on tarkoitettu muun informaation siirtämiseen Stereosignaalin muodostus (a) ja demodulointi (b) FM-lähetystä varten

42 FM-vastaanottimen periaatteellinen rakenne eräässä muodossaan Yleensä monet FM-vastaanottimet ovat superheterodyne-tyyppisiä, sisältävät siis useita sekoitusasteita Kuvassa RF-asteesta tuleva signaali sekoitetaan kiinteälle välitaajuudelle (IF) Tämän jälkeen ilmaisu tapahtuu em. menetelmiä käyttäen Esimerkki FM-lähettimen rakenteesta Kaupallisen radion tyypilliset parametrit ovat: RF-kantoaaltoalue : MHz IF-osan keskitaajuus : 10.7 MHz IF kaistan leveys : 200 khz Kuuntelussa RF-osa viritetään halutulle kanavalle (taajuudelle) joka miksataan kiinteälle välitaajuudelle. Tämän jälkeen ilmaisu FM Modulator Audio Buffer Pre-emphasis Frequeny Multiplier(s) Driver Power Amp Antenna

43 Pre-emphasis Erityisesti audiotaajuuksien siirrossa käytetään yleensä vielä nk. pre-emphasis suodatusta Koska korkeataajuuksisten signaalien taso on usein huomattavasti pienempi kuin matalataajuisten, mutta toisaalta kohina on tasaisesti jakautunut koko taajuusalueelle, on korkeampitaajuisten signaalien signaalikohinasuhde matalataajuisia huonompi Tilannetta voidaan parantaa korostamalla korkeataajuisia signaaleita ennen modulointia Esimerkiksi FM-radiolähetyksissä korostus voidaan toteuttaa esim. viereisen kuvan mukaisesti aikavakio τ = 75 µs de-emphasis Ilmaisussa vastaanottopäässä tarvitaan luonnollisesti käänteinen operaatio alkuperäisen signaalin tasojen palauttamiseksi Tämä voidaan suorittaa esimerkiksi viereisen kuvan suotimella Digitaalisten modulaatioiden perusperiaatteita Muutamia esimerkkejä moduloinnin digitaalisesta muodosta

44 Seuraavaksi katsomme digitaalisia modulaattoreita, joissa moduloivana signaalina m( on digitaalinen signaali GSM, WLAN IEEE 802.xx, digi-tv, Bluetooth, UMTS, Digitaalinen modulointi voi tapahtua pääpiirteittäin kahdella tapaa: Modulaattorina toimii perinteinen analoginen modulaattori, moduloivana signaalina digitaalinen signaali (esim. pulssijono) Modulointi tapahtuu suoraan digitaalisesti prosessoimalla, jonka jälkeen analoginen liityntä RF-rajapintaan ASK Kolme digitaalisen modulaation perusmuotoa: ASK = Amplitude-shift keying FSK = Frequeny-shift keying PSK = Phase-shit keying ASK-signaalin perusmuodossa bitti 1 esitetään käyttäen kantoaaltoa tietyllä amplitudilla A ja taajuudella f sovitun bitin aikajakson T b ajan Bitti 0 esitetään taas kytkemällä kantoaalto pois bitin aikajakson T b ajaksi A s( = 0 os(2πf, (1) (0)

45 FSK FSK-signaalissa kahta eri taajuutta f 1 ja f 2 käytetään esittämään kahta eri bittiä Amplitudi myös tässä vakio A os(2πf s( = A os(2πf 1 2, (1), (0) PSK PSK-signaalissa käytetään kiinteällä taajuudella ja kiinteällä amplitudilla olevaa kantoaaltoa esittämään molemmat bitit 1 ja 0, 180 vaihe-ero erottaa nämä toisistaan Kuten näkyy, ovat ASK, PSK ja FSK perinteisten analogisten modulaatiomenetelmien erikoistapauksia, jossa moduloiva signaali esittää digitaalista symbolia A s( = A os(2πf, (1) os(2πf t + π ), (0) Vizualisations\BPSK.EXE Yksinkertaisen digitaalisen moduloinnin toteutus onnistuu suoraviivaisesti kuten aikaisemmissa analogisissa tapauksissa Vastaavasti ilmaisu noudattaa tuttuja piirteitä

46 Kummatkin kuvassa näkyvistä vastaanottimista ovat koherentteja, ts. ne vaatimat synkronointia toimiakseen: Vaihesynkronointi - Huolehtii siitä, että vastaanottimessa generoitu kantoaalto on vaihelukittu modulaattorissa olevan kantoaallon kanssa Aikasynkronointi Huolehtii siitä, että tiedetään oikeat ajanhetket, jolloin binäärinen symboli vaihtuu (tai on vaihtumatta) Joissakin yksinkertaisimmissa järjestelmissä ei tarvita vaihesynkronointia Erityisesti ASK signaali voidaan demoduloida epäkoherentisti ilman vaihesynkronointia verhokäyräilmaisulla FSK signaali voidaan myös demoduloida epäkoherentisti ohjaamalla signaali kahden rinnakkaisen kapeakaistaisen kaistanpäästösuotimen läpi ja vertailemalla suotimista saatuja verhokäyräilmaistuja signaaleja Vaihesynkronointi voidaan eliminoida myös PSK signaalin ilmaisusta käyttäen differentiaalista koodausta Differentiaalisessa (en)koodauksessa digitaalinen signaali koodataan transitioiden avulla, ts. koodaukseen laitetaan vain muutos Differentiaalinen koodaus ja PSK yhdistämällä saadaan DPSK (differential phase-shift keying) Ilmaisu voidaan tehdä kuvan mukaisella periaatteella Esim. symboli 0 tarkoittaa muutosta ja 1 tarkoittaa ei muutosta

47 Aiemmassa kuvassa esiintyneet digitaaliset ilmaisimet perustuvat korrelaattorin (orrelator) hyväksikäyttöön Korrelaattori koostuu kertojasta ja integraattorista Tällä menetelmällä tehtyjä digitaalisia vastaanottimia kutsutaan korrelaatiovastaanottimiksi (orrelation reeivers) Nykyaikaiselta kommunikaatiojärjestelmältä vaaditaan kapasiteettia, korkeaa signaalin laatua, turvattua yhteyttä, sopivuutta digitaalisen datan siirtoon Perinteiset menetelmät soveltuvat suoraan digitaaliseen siirtoon, mutta aiheuttavat rajoituksia, etenkin käyttäjien määrän lisääntyessä Tämän johdosta digitaalisia modulointitekniikoita on kehitelty monimutkaisempaan suuntaan Miksi digitaalinen? Uusia digitaalisia modulaatiomenetelmiä on kehitelty kiivaasti Usein nämä menetelmät pohjautuvat kuitenkin perinteisiin AM/PM/FM ratkaisuihin Digitaalista signaalia voidaan puukottaa kuitenkin voimakkaammin kuin analogista, eikä digitaalisen signaalin tarvitse olla aikajatkuvaa Tämä mahdollistaa uusia modulointimenetelmiä liittyen lähinnä digitaalisen sanan koodaukseen sekä aika- ja taajuusjakotekniikoihin Kun kantataajuussignaali on digitoitu, signaalille voidaan tehdä monimutkaisiakin operaatioita digitaalisesti, erityisesti jos siirron ei tarvitse olla reaaliaikaista Signaali voidaan lähettää minä ajanhetkenä hyvänsä, se voidaan lähettää lyhyinä purskeina muiden signaalien mukana, signaalia voidaan pakata, jolloin taajuuskaistaa vapautuu muuhun käyttöön,

48 Huomaa kuitenkin, että analogisen signaalin digitaalinen siirto ei ole välttämättä mitenkään mainio ratkaisu sen vaatiman taajuuskaistan puolesta Ajatellaanpa esimerkiksi AD-muunnosta sinällään, Nyquistin mukaan AD muunnoksen näytteistystaajuus on minimissään kaksi kertaa signaalin maksimitaajuus--- Digitaalisen signaalin kaista on väistämättä vähintään kaksinkertainen, analogisen signaalin moduloinnilla päästäisiin vähintään puoleen tarvittavaa taajuusaluetta ajatellen Helpotusta tähän tuo tietysti monimutkaisemmat koodausja modulointitavat, pakkaus, ym. Mutta takaisin asiaan, eli miten tehdä tehokkaammin koodattu digitaalinen modulointi kuin edellä esitettiin yksinkertaisissa ASK, PSK, FSK tapauksissa? Edellä esitettiin kahden merkin (0 ja 1) koodaamista aikajaksolle T b moduloinnin avulla, mutta mikäpä estäisi meitä tekemästä tätä useammalle merkille Yhden tarvittavan aikajakson aikana voidaan siirtää M merkkiä, jotka lähes jokaisessa tapauksessa ovat M = 2 N QPSK Näitä M-signaaleita kutsutaan symbooleiksi Nopeutta, jolla symboleja voidaan siirtää kanavassa kutsutaan baud-rateksi Baudi tarkoittaa nopeutta symbolia/sekunti M-symbolin tapauksessa tämä vastaa log 2 M bit/s Tarkastellaan esimerkkinä Quadriphaseshift keying (QPSK), jossa M on 4 QPSK:ssa jokin neljästä symbolista siirretään jokaisella aikaintervallilla Usein kahden bitin muodostamaa signaalia kutsutaan dibitiksi Esimerkiksi neljä bittiparia (dibittiä) voidaan esittää sinisignaalin avulla seuraavasti

49 Tässä 0 t T, jossa T on symbolille varattu aika Kuvassa nähdään QPSK-aaltomuoto, joka esittää binääristä sekvenssiä Huomaa, että QPSK signaloinnilla voidaan siirtää kaksinkertainen määrä dataa perus-psk modulointiin verrattuna Nähdään, että QPSK on erikoismuoto vaihemodulaatiosta Tämä nähdään matemaattisesti kirjoittamalla moduloidulle aallolle s( = A os(2π f t + φ( ) jossa vaihekulma φ( esittää suoraan tiettyä symbolia (dibittiä), esim: Matemaattista puuhastelua laajentaen voimme edellisen yhtälön kirjoittaa uuteen muotoon s = A os( φ( )os(2πf A sin( φ( )sin(2 Tästä esitysmuodosta käy ilmi QPSK signaalin s( vaiheessa oleva komponentti (in-phase omponent, I) A os(φ(), sekä vaihesiirrossa oleva komponentti (quadrature omponenent, Q) A sin(φ() ( πf Vektoriesitysmuoto on tärkeää erityisesti digitaalisessa modulaatiossa Vizualisations\IQ.exe Vizualisations\IQ_mod.exe Vektoriajattelulla moduloitu signaali piirretään I (in-phase) ja Q (quadrature) komponentteina esitettynä

50 I/Q tasosta voidaan nähdä (mm.) kaksi asiaa: 1. Mikä on moduloidun aallon suhde moduloimattomaan kantoaaltoon 2. Mitkä ovat kantataajuiset I ja Q tulot kyseisen modulointituloksen aikaansaamiseksi QPSK-signaalin tapauksessa vektori voi osoittaa neljään suuntaan (mukaan lukien tietysti siirrokset eri tilojen välillä) Tästä IQ-diagrammista on suoraan luettavissa eri ajanhetkillä kyseinen dibitti vertaamalla moduloidun signaalin vektorin suuntaa moduloimattomaan kantoaaltoon Konstellaatio QPSK-signaalin, sekä yleisesti digitaalisen vaihemoduloidun signaalin, esitysmuotoa IQtasossa kutsutaan konstellaatiodiagrammiksi (onstellation diagram) Q Vizualisations\gsm.exe Esimerkkejä erilaisten PSKsignaalien konstellaatiosta on viereisessä kuvassa eri M:n arvoilla I

51 ASK Myös ASK (PAM, Pulse Amplitude Modulation) signaalia voidaan luonnollisesti moduloida siten, että eri amplituditasot vastaavat eri bittisymbolia Tällöin saadaan siirrettyä yhtä aikajaksoa kohti suurempi määrä merkkejä Monitasoiselle ASKsignaalille voidaan piirtää myös konstellaatio Esityksessä signaali on yksidimensionaalinen (vektori) esitysmuoto amplitudista Viereisessä kuvassa M=2, 4 ja ASK-signaali on perusmuodossaan DSB-AM signaali, joten se vaatii taajuuskaistan, joka on kaksinkertainen verrattuna siirrettävän baseband -signaalin kaistaan Taajuusresursseja säästääksemme voidaan ASK tehdä myös SSB-modulaatiolla Tiedonsiirron kapasiteettia verrattuna käytettyyn taajuuskaistaan voidaan nostaa vielä käyttämällä kahta quadratuuri - kantoaaltoa os(2πf ) ja sin(2πf ), ja koodaamalla digitaalinen symboli näiden avulla Tällöin puhutaan quadrature PAM tai QAM -modulointitekniikasta

52 QAM-modulointi on siis yhdistelmä amplitudi- ja vaihemoduloinnista Viereisissä kuvissa esimerkkinä konstellaatio QAMsignaalista Yhdistämällä ASK ja PSK saadaan myös käyttökelpoinen modulointitekniikka Jos esimerkiksi yhdistetään M 1 -tasoinen ASK ja M 2 -tasoinen PSK, lopputuloksena voidaan esittää M= M 1 *M 2 erilaista symbolia Viereisissä konstellaatioissa on esimerkki yhdistetystä ASK-PSK -modulaatiosta (PAM-PSK) Kuten kuvastakin voidaan päätellä, on edellä esitetty QAM-konstellaatio ASK-PSKmodulaation erikoistapaus Edellä esitetyt menetelmät ovat vain pintaraapaisu digitaaliseen modulointitekniikkaan, mutta auttavat hahmottamaan digitaalisen moduloinnin periaatteita analogisen signaalinkäsittelyn näkökulmasta itse moduloidut signaalit ovat analogisia Em. menetelmien lisäksi digitaalisia modulointimenetelmiä on useita, kuten monidimensionaalisten signaalien käyttö, CPFSK, CPM, MSK, OQPSK, eri koodaustekniikat,

Kapeakaistainen signaali

Kapeakaistainen signaali Tiedonsiirrossa sellaiset signaalit ovat tyypillisiä, joilla informaatio jakautuu kapealle taajuusalueelle jonkun keskitaajuuden ympäristöön. Tällaisia signaaleja kutustaan kapeakaistaisiksi signaaleiksi

Lisätiedot

Lähettimet ja vastaanottimet

Lähettimet ja vastaanottimet Aiheitamme tänään Lähettimet ja vastaanottimet OH3TR:n radioamatöörikurssi Kaiken perusta: värähtelijä eli oskillaattori Vastaanottimet: värähtelijän avulla alas radiotaajuudelta eri lähetelajeille sama

Lisätiedot

Radiokurssi. Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut

Radiokurssi. Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut Radiokurssi Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut Modulaatiot CW/OOK Continous Wave AM Amplitude Modulation FM Frequency Modulation SSB Single Side Band PM Phase Modulation ASK

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2012

Radioamatöörikurssi 2012 Radioamatöörikurssi 2012 Sähkömagneettinen säteily, Aallot, spektri ja modulaatiot Ti 6.11.2012 Johannes, OH7EAL 6.11.2012 1 / 19 Sähkömagneettinen säteily Radioaallot ovat sähkömagneettista säteilyä.

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2016

Radioamatöörikurssi 2016 Radioamatöörikurssi 2016 Modulaatiot Radioiden toiminta 8.11.2016 Tatu Peltola, OH2EAT 1 / 18 Modulaatiot Erilaisia tapoja lähettää tietoa radioaalloilla Esim. puhetta ei yleensä laiteta antenniin sellaisenaan

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2014

Radioamatöörikurssi 2014 Radioamatöörikurssi 2014 Polyteknikkojen Radiokerho Radiotekniikka 4.11.2014 Tatu, OH2EAT 1 / 25 Vahvistimet Vahvistin ottaa signaalin sisään ja antaa sen ulos suurempitehoisena Tehovahvistus, db Jännitevahvistus

Lisätiedot

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely)

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely) Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely) ELEC-C5070 Elektroniikkapaja, 21.9.2015 Huom: Kurssissa on myöhemmin erikseen

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2015

Radioamatöörikurssi 2015 Radioamatöörikurssi 2015 Polyteknikkojen Radiokerho Radiotekniikka 5.11.2015 Tatu Peltola, OH2EAT 1 / 25 Vahvistimet Vahvistin ottaa signaalin sisään ja antaa sen ulos suurempitehoisena Tehovahvistus,

Lisätiedot

RF-tekniikan perusteet BL50A Luento Lähetin- ja vastaanotinelektroniikkaa Modulaatio (AM ja FM)

RF-tekniikan perusteet BL50A Luento Lähetin- ja vastaanotinelektroniikkaa Modulaatio (AM ja FM) RF-tekniikan perusteet BL50A0301 6. Luento 12.10.2015 Lähetin- ja vastaanotinelektroniikkaa Modulaatio (AM ja FM) Lähetin- ja vastaanotinelektroniikkaa Sekoittimet Kolmiporttinen komponentti, toiselta

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2017

Radioamatöörikurssi 2017 Radioamatöörikurssi 2017 Polyteknikkojen Radiokerho Luento 4: Modulaatiot 9.11.2017 Otto Mangs, OH2EMQ, oh2emq@sral.fi 1 / 29 Illan aiheet 1.Signaaleista yleisesti 2.Analogiset modulaatiot 3.Digitaalinen

Lisätiedot

nykyään käytetään esim. kaapelitelevisioverkoissa radio- ja TVohjelmien

nykyään käytetään esim. kaapelitelevisioverkoissa radio- ja TVohjelmien 2.1.8. TAAJUUSJAKOKANAVOINTI (FDM) kanavointi eli multipleksointi tarkoittaa usean signaalin siirtoa samalla siirtoyhteydellä käyttäjien kannalta samanaikaisesti analogisten verkkojen siirtojärjestelmät

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2013

Radioamatöörikurssi 2013 Radioamatöörikurssi 2013 Polyteknikkojen Radiokerho Radiotekniikka 21.11.2013 Tatu, OH2EAT 1 / 19 Vahvistimet Vahvistin ottaa signaalin sisään ja antaa sen ulos suurempitehoisena Tehovahvistus, db Jännitevahvistus

Lisätiedot

TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN & SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO

TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN & SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN & SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO 1 (17) Sekoitus uudelle keskitaajuudelle Kantataajuussignaali (baseband) = signaali ilman modulaatiota Kaistanpäästösignaali

Lisätiedot

Lähettimet ja vastaanottimet

Lähettimet ja vastaanottimet Aiheitamme tänään Lähettimet ja vastaanottimet OH3NE:n radioamatöörikurssi Kaiken perusta: värähtelijä eli oskillaattori Vastaanottimet: värähtelijän avulla alas radiotaajuudelta Lähettimet: värähtelijä

Lisätiedot

Pekka Pussinen OH8HBG - pekka.pussinen @! oulu.fi

Pekka Pussinen OH8HBG - pekka.pussinen @! oulu.fi VAIHEKOHINA RADIOJÄRJESTELMISSÄ Pekka Pussinen OH8HBG - pekka.pussinen @! oulu.fi Radiotiedonsiirtojärjestelmissä ilmenevät tekniset ongelmat ovat mitä moninaisimpia. Varsinkin vastaanottimen käyttäytymisessä

Lisätiedot

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA OSA 2

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA OSA 2 1 SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA OSA 2 Miten spektri lasketaan moduloiduille ja näytteistetyille tietoliikennesignaaleille? KONVOLUUTIO JA KERTOLASKU 2 Kantataajuussignaali (baseband) = sanomasignaali ilman

Lisätiedot

Lähettimet ja vastaanottimet. OH3NE:n radioamatöörikurssi

Lähettimet ja vastaanottimet. OH3NE:n radioamatöörikurssi Lähettimet ja vastaanottimet OH3NE:n radioamatöörikurssi Aiheitamme tänään Kaiken perusta: värähtelijä eli oskillaattori Vastaanottimet: värähtelijän avulla alas radiotaajuudelta Lähettimet: värähtelijä

Lisätiedot

Lasse Latva OH3HZB 1.3.2005. PRK:n radioamatöörikurssi 2005. Radiotekniikan lyhyt oppimäärä. Lasse Latva OH3HZB. Johdanto. Perusteet.

Lasse Latva OH3HZB 1.3.2005. PRK:n radioamatöörikurssi 2005. Radiotekniikan lyhyt oppimäärä. Lasse Latva OH3HZB. Johdanto. Perusteet. 1.3. Tämä oppimateriaali on kirjoitettu Polyteknikkojen Radiokerhon (PRK, OH2TI) a varten ja kattaa hieman luennolla käsiteltäviä asioita laajemman kokonaisuuden radiotekniikan perusteita. Toisaalta monia

Lisätiedot

S 38.1105 Tietoliikennetekniikan perusteet. Luento 2 25.1.2006 Informaatioteorian alkeita Tiedonsiirron perusteet

S 38.1105 Tietoliikennetekniikan perusteet. Luento 2 25.1.2006 Informaatioteorian alkeita Tiedonsiirron perusteet S 38.1105 Tietoliikennetekniikan perusteet Luento 2 25.1.2006 Informaatioteorian alkeita Tiedonsiirron perusteet Luennon aiheet Analogisesta digitaaliseksi signaaliksi Signaalin siirtoa helpottavat / siirron

Lisätiedot

Modulaatio. f C. amplitudimodulaatio (AM) taajuusmodulaatio (FM)

Modulaatio. f C. amplitudimodulaatio (AM) taajuusmodulaatio (FM) Lähetelajit Modulaatio Modulaatio: siirrettävän informaation liittämistä kantoaaltoon Kantoaalto: se radiotaajuinen signaali, jota pientaajuinen signaali moduloi Kaksi pääluokkaa moduloinnille: P amplitudimodulaatio

Lisätiedot

1 Diskreettiaikainen näytteistys. 1.1 Laskostuminen. Laskostuminen

1 Diskreettiaikainen näytteistys. 1.1 Laskostuminen. Laskostuminen AD/DA muunnos Lähteet: Pohlman. (1995). Principles of digital audio (3rd ed). Zölzer. (008). Digital audio signal processing (nd ed). Reiss. (008), Understanding sigma-delta modulation: The solved and

Lisätiedot

1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet.

1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet. 1 1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet. Radiosignaalin häipyminen. Adaptiivinen antenni. Piilossa oleva pääte. Radiosignaali voi edetä lähettäjältä vastanottajalle (jotka molemmat

Lisätiedot

LUKU 3 ANALOGISET KANTOAALTO- JA PULSSIMODULAATIOMENETELMÄT

LUKU 3 ANALOGISET KANTOAALTO- JA PULSSIMODULAATIOMENETELMÄT LUKU 3 ANALOGISET KANTOAALTO- JA PULSSIMODULAATIOMENETELMÄT 1 (7) Luku 3 Analogiset perusmodulaatiomenetelmät Modulaatiomenetelmien jaottelu Lineaariset modulaatiot Kaksisivukaistamodulaatio (DSB) Amplitudimodulaatio

Lisätiedot

Lähettimet ja vastaanottimet. OH3TR:n radioamatöörikurssi

Lähettimet ja vastaanottimet. OH3TR:n radioamatöörikurssi Lähettimet ja vastaanottimet OH3TR:n radioamatöörikurssi Värähtelijä Värähtelee eli oskilloi tietyllä taajuudella Kiinteätaajuuksisia sekä säädettäviä (esim VCO) Invertteri värähtelijänä: (hallitsematon)

Lisätiedot

TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN ELI SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO

TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN ELI SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO 1 TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN ELI SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO Millaista analogista signaalinkäsittelyä suoritetaan radiosignaalin vastaanotossa? SEKOITUS UUDELLE KESKITAAJUUDELLE

Lisätiedot

LUKU 3 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS A Tietoliikennetekniikka I Osa 23 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

LUKU 3 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS A Tietoliikennetekniikka I Osa 23 Kari Kärkkäinen Kevät 2015 1 LUKU 3 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS Modulaatiossa kantoaallon jotain parametria (amplitudi, vaihe ja taajuus) muutetaan yksi-yhteen periaatteella sanoman m(t) ohjaamana. Modulointia käytetään tiedonsiirtoon,

Lisätiedot

LUKU 3 ANALOGISET KANTOAALTO- JA PULSSIMODULAATIOMENETELMÄT A Tietoliikennetekniikka I Osa 8 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

LUKU 3 ANALOGISET KANTOAALTO- JA PULSSIMODULAATIOMENETELMÄT A Tietoliikennetekniikka I Osa 8 Kari Kärkkäinen Kevät 2015 1 LUKU 3 ANALOGISET KANTOAALTO- JA PULSSIMODULAATIOMENETELMÄT LUVUN 3 SISÄLTÖ Modulaatiomenetelmien jaottelu Lineaariset modulaatiot Kaksisivukaistamodulaatio (DSB) Amplitudimodulaatio (AM) Yksisivukaistamodulaatio

Lisätiedot

LOPPURAPORTTI 19.11.2007. Lämpötilahälytin. 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

LOPPURAPORTTI 19.11.2007. Lämpötilahälytin. 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi LOPPURAPORTTI 19.11.2007 Lämpötilahälytin 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi KÄYTETYT MERKINNÄT JA LYHENTEET... 3 JOHDANTO... 4 1. ESISELOSTUS... 5 1.1 Diodi anturina... 5 1.2 Lämpötilan ilmaisu...

Lisätiedot

S-38.1105 Tietoliikennetekniikan perusteet. Jukka Manner Teknillinen korkeakoulu

S-38.1105 Tietoliikennetekniikan perusteet. Jukka Manner Teknillinen korkeakoulu S-38.1105 Tietoliikennetekniikan perusteet Jukka Manner Teknillinen korkeakoulu Luento 3 Signaalin siirtäminen Tiedonsiirron perusteita Jukka Manner Teknillinen korkeakoulu Luennon ohjelma Termejä, konsepteja

Lisätiedot

RF-tekniikan perusteet BL50A0300

RF-tekniikan perusteet BL50A0300 RF-tekniikan perusteet BL50A0300 6. Luento 7.10.2013 Passiiviset RF-komponentit Lähetin- ja vastaanotinelektroniikkaa DI Juho Tyster Passiiviset RF-komponentit 1 Liittimet Radiotekniikassa käytetään useita

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2016

Radioamatöörikurssi 2016 Radioamatöörikurssi 2016 Radiotekniikan komponentit 9.11.2016 Tatu Peltola, OH2EAT 1 / 30 Vahvistimet Vahvistin ottaa signaalin sisään ja antaa sen ulos suurempitehoisena Tehovahvistus, db Jännitevahvistus

Lisätiedot

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS 2-1 2. A/D-muunnos Työn tarkoitus Tässä työssä demotaan A/D-muunnoksen ominaisuuksia ja ongelmia. Tarkoitus on osoittaa käytännössä, miten bittimäärä ja näytteenottotaajuus

Lisätiedot

2.2. Kulmamodulaatio

2.2. Kulmamodulaatio .. Kulmamodulaatio..1. Yleistä kulmamodulaatiossa kantoaallon amplitudi ei muutu, vaan muuttujana on kantoaallon kulmamuuttuja φ( kulmamoduloidun signaalin erot AM-signaaliin: nollanylitykset tapahtuvat

Lisätiedot

Laitteita - Yleismittari

Laitteita - Yleismittari Laitteita - Yleismittari Yleistyökalu mittauksissa Yleensä digitaalisia Mittaustoimintoja Jännite (AC ja DC) Virta (AC ja DC) Vastus Diodi Lämpötila Transistori Kapasitanssi Induktanssi Taajuus 1 Yleismittarin

Lisätiedot

LUKU 6 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS

LUKU 6 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS LUKU 6 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS 1 (8) Kantatajuisen järjestelmän lähdön (SNR) D = P T /N 0 W käytetään referenssinä verrattaessa eri kantoaaltomodulaatioita keskenään. Analyysissä oletettiin AWGN-kanava,

Lisätiedot

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus Luento 8 Lineaarinen suodatus Ideaaliset alipäästö, ylipäästö ja kaistanpäästösuodattimet Käytännölliset suodattimet 8..006 Suodattimien käyttötarkoitus Signaalikaistan ulkopuolisen kohinan ja häiriöiden

Lisätiedot

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta.

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta. TYÖ 11. Operaatiovahvistin Operaatiovahvistin on mikropiiri ( koostuu useista transistoreista, vastuksista ja kondensaattoreista juotettuna pienelle piipalaselle ), jota voidaan käyttää useisiin eri kytkentöihin.

Lisätiedot

83950 Tietoliikennetekniikan työkurssi Monitorointivastaanottimen perusmittaukset

83950 Tietoliikennetekniikan työkurssi Monitorointivastaanottimen perusmittaukset TAMPEREEN TEKNILLINEN KORKEAKOULU 83950 Tietoliikennetekniikan työkurssi Monitorointivastaanottimen perusmittaukset email: ari.asp@tut.fi Huone: TG 212 puh 3115 3811 1. ESISELOSTUS Vastaanottimen yleisiä

Lisätiedot

12. Luento. Luento 12 Modulaatio. Oppenheim luku 8 soveltuvin osin. Koherentti ja epäkoherentti analoginen modulaatio Digitaalinen modulaatio

12. Luento. Luento 12 Modulaatio. Oppenheim luku 8 soveltuvin osin. Koherentti ja epäkoherentti analoginen modulaatio Digitaalinen modulaatio . Luento Luento Modulaatio Koherentti ja epäkoherentti analoginen modulaatio Digitaalinen modulaatio Oppenheim luku 8 soveltuvin osin Modulaatio Modulaatiossa siirretään moduloivan signaalin spektri kantoaallon

Lisätiedot

VAIHEKOHERENTIT BINÄÄRISET KANTOAALTOMODULAATIOT JA NIIDEN VIRHETODENNÄKÖISYYDET

VAIHEKOHERENTIT BINÄÄRISET KANTOAALTOMODULAATIOT JA NIIDEN VIRHETODENNÄKÖISYYDET 1 VAIHEKOHERENTIT BINÄÄRISET KANTOAALTOMODULAATIOT JA NIIDEN VIRHETODENNÄKÖISYYDET Millaiset aaltomuodot s 1 (t) ja s (t) valitaan erilaisten kantoaatomodulaatioiden toteuttamiseksi? SYMBOLIAALTOMUODOT

Lisätiedot

Elektroniikka, kierros 3

Elektroniikka, kierros 3 Elektroniikka, kierros 3 1. a) Johda kuvan 1 esittämän takaisinkytketyn systeemin suljetun silmukan vahvistuksen f lauseke. b) Osoita, että kun silmukkavahvistus β 1, niin suljetun silmukan vahvistus f

Lisätiedot

1 Olkoon suodattimen vaatimusmäärittely seuraava:

1 Olkoon suodattimen vaatimusmäärittely seuraava: Olkoon suodattimen vaatimusmäärittely seuraava: Päästökaistan maksimipoikkeama δ p =.5. Estokaistan maksimipoikkeama δ s =.. Päästökaistan rajataajuus pb = 5 Hz. Estokaistan rajataajuudet sb = 95 Hz Näytetaajuus

Lisätiedot

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS Päivitetty: 23/01/2009 TP 2-1 2. A/D-muunnos Työn tarkoitus Tässä työssä demotaan A/D-muunnoksen ominaisuuksia ja ongelmia. Tarkoitus on osoittaa käytännössä, miten bittimäärä

Lisätiedot

ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät

ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät Laskuharjoitus 8 - ratkaisut 1. Tehtävässä on taustalla ajatus kantoaaltomodulaatiosta, jossa on I- ja Q-haarat, ja joka voidaan kuvata kompleksiarvoisena kantataajuussignaalina.

Lisätiedot

Spektri- ja signaalianalysaattorit

Spektri- ja signaalianalysaattorit Spektri- ja signaalianalysaattorit Pyyhkäisevät spektrianalysaattorit Suora pyyhkäisevä Superheterodyne Reaaliaika-analysaattorit Suora analoginen analysaattori FFT-spektrianalysaattori DFT FFT Analysaattoreiden

Lisätiedot

MULTIPLEKSOINTIMENETELMÄT FDM, TDM, CDM JA QM. Tietoliikennetekniikka I A Kari Kärkkäinen Osa 22 1 (16)

MULTIPLEKSOINTIMENETELMÄT FDM, TDM, CDM JA QM. Tietoliikennetekniikka I A Kari Kärkkäinen Osa 22 1 (16) MULTIPLEKSOINTIMENETELMÄT FDM, TDM, CDM JA QM Tietoliikennetekniikka I 521357A Kari Kärkkäinen Osa 22 1 (16) Multipleksointimenetelmät Usein on tarve yhdistää eri lähteistä tulevia toisistaan riippumattomia

Lisätiedot

ELEKTRONISET TOIMINNOT

ELEKTRONISET TOIMINNOT LUENTO 2 ALUKSI OLI... EHKÄ MIELENKIINTOISIN SUUNNITTELIJAN TEHTÄVÄ ON TOTEUTTAA LAITE (JA EHKÄ MENETELMÄKIN) JONKIN ONGELMAN RATKAISEMISEEN PUHTAALTA PÖYDÄLTÄ EI (AINAKAAN SAMALLA PERIAATTEELLA) VALMIITA

Lisätiedot

LUKU 7 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

LUKU 7 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 2015 1 LUKU 7 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS 51357A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 015 Kantatajuisen järjestelmän lähdön (SNR) D = P T /(N 0 W) käytetään referenssinä verrattaessa eri kantoaaltomodulaatioita

Lisätiedot

A! Modulaatioiden luokittelu. Luento 4: Digitaaliset modulaatiokonstellaatiot, symbolijonolähetteet. ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät

A! Modulaatioiden luokittelu. Luento 4: Digitaaliset modulaatiokonstellaatiot, symbolijonolähetteet. ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät Luento 4: Digitaaliset modulaatiokonstellaatiot, symbolijonolähetteet Olav Tirkkonen, Jari Lietzen Aalto, Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitos A! Modulaatioiden

Lisätiedot

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki Enso Ikonen, Oulun yliopisto, systeemitekniikan laboratorio 2/23 Säätöjärjestelmien suunnittelu 23 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki Tehtävänä on suunnitella säätö prosessille ( ) = = ( +)( 2 + )

Lisätiedot

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin 2 6.1 Näytteenotto analogisesta signaalista 2 6.2. DA-muuntimet 4

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin 2 6.1 Näytteenotto analogisesta signaalista 2 6.2. DA-muuntimet 4 Datamuuntimet 1 Pekka antala 19.11.2012 Datamuuntimet 6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin 2 6.1 Näytteenotto analogisesta signaalista 2 6.2. DA-muuntimet 4 7. AD-muuntimet 5 7.1 Analoginen

Lisätiedot

S-108.3020 Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

S-108.3020 Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010 1/7 S-108.3020 Elektroniikan häiriökysymykset Laboratoriotyö, kevät 2010 Häiriöiden kytkeytyminen yhteisen impedanssin kautta lämpötilasäätimessä Viimeksi päivitetty 25.2.2010 / MO 2/7 Johdanto Sähköisiä

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2014 Polyteknikkojen Radiokerho OH2TI

Radioamatöörikurssi 2014 Polyteknikkojen Radiokerho OH2TI Radioamatöörikurssi 2014 Polyteknikkojen Radiokerho OH2TI Modulaatiot, modulaattorit ja ilmaisimet Radioarkkitehtuurit Impedanssi Kohina 6.11.2014 Jouni Salmi, OH2BZP Illan puhuja Jouni Salmi OH2BZP (1983

Lisätiedot

MULTIPLEKSOINTIMENETELMÄT FDM, TDM, CDM JA QM

MULTIPLEKSOINTIMENETELMÄT FDM, TDM, CDM JA QM MULTIPLEKSOINTIMENETELMÄT FDM, TDM, CDM JA QM 1 (17) Multipleksointimenetelmät Usein on tarve yhdistää riippumattomista eri lähteistä tulevia signaaleja multipleksoinnin keinoin, jotta ne voidaan lähettää

Lisätiedot

Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset

Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset valintakriteerit resoluutio ja nopeus Yleisimmät A/D-muunnintyypit:

Lisätiedot

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen. ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen. X.X.2015 Tehtävä 1 Bipolaaritransistoria käytetään alla olevan kuvan mukaisessa kytkennässä, jossa V CC = 40 V ja kuormavastus

Lisätiedot

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina ) KOHINA H. Honkanen N = Noise ( Kohina ) LÄMÖKOHINA Johtimessa tai vastuksessa olevien vapaiden elektronien määrä ei ole vakio, vaan se vaihtelee satunnaisesti. Nämä vaihtelut aikaansaavat jännitteen johtimeen

Lisätiedot

521357A TIETOLIIKENNETEKNIIKKA I

521357A TIETOLIIKENNETEKNIIKKA I 1 521357A TIETOLIIKENNETEKNIIKKA I KURSSI ANALOGISEN TIEDONSIIRRON PERUSTEISTA KARI KÄRKKÄINEN Tietoliikennetekniikan osasto, huone TS439 kk@ee.oulu.fi, puh: 029 448 2848, http://www.ee.oulu.fi/~kk/ https://noppa.oulu.fi/noppa/kurssi/521357a/etusivu

Lisätiedot

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 Mittalaitetekniikka NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 1 1. VAIHTOSÄHKÖ, PERUSKÄSITTEITÄ AC = Alternating current Jatkossa puhutaan vaihtojännitteestä. Yhtä hyvin voitaisiin tarkastella

Lisätiedot

Varauspumppu-PLL. Taulukko 1: ulostulot sisääntulojen funktiona

Varauspumppu-PLL. Taulukko 1: ulostulot sisääntulojen funktiona Varauspumppu-PLL Vaihevertailija vertaa kelloreunoja aikatasossa. Jos sisääntulo A:n taajuus on korkeampi tai vaihe edellä verrattuna sisääntulo B:hen, ulostulo A on ylhäällä ja ulostulo B alhaalla ja

Lisätiedot

Signaaliavaruuden kantoja äärellisessä ajassa a

Signaaliavaruuden kantoja äärellisessä ajassa a ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät Luento 3: Kompleksiarvoiset signaalit, taajuus, kantoaaltomodulaatio Olav Tirkkonen, Jari Lietzen Aalto, Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitos Signaaliavaruuden

Lisätiedot

2 Yhtälöitä ja epäyhtälöitä

2 Yhtälöitä ja epäyhtälöitä 2 Yhtälöitä ja epäyhtälöitä 2.1 Ensimmäisen asteen yhtälö ja epäyhtälö Muuttujan x ensimmäisen asteen yhtälöksi sanotaan yhtälöä, joka voidaan kirjoittaa muotoon ax + b = 0, missä vakiot a ja b ovat reaalilukuja

Lisätiedot

Digitaalinen audio & video I

Digitaalinen audio & video I Digitaalinen audio & video I Johdanto Digitaalinen audio + Psykoakustiikka + Äänen digitaalinen esitys Digitaalinen kuva + JPEG 1 Johdanto Multimediassa hyödynnetään todellista ääntä, kuvaa ja videota

Lisätiedot

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN Päivitetty: 23/01/2009 TP 3-1 3. VAIHELUKITTU VAHVISTIN Työn tavoitteet Työn tavoitteena on oppia vaihelukitun vahvistimen toimintaperiaate ja käyttömahdollisuudet

Lisätiedot

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Lauri Karppi j82095. SATE.2010 Dynaaminen kenttäteoria DIPOLIRYHMÄANTENNI.

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Lauri Karppi j82095. SATE.2010 Dynaaminen kenttäteoria DIPOLIRYHMÄANTENNI. VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA Oskari Uitto i78966 Lauri Karppi j82095 SATE.2010 Dynaaminen kenttäteoria DIPOLIRYHMÄANTENNI Sivumäärä: 14 Jätetty tarkastettavaksi: 25.02.2008 Työn

Lisätiedot

Lähetelajit. OH3TR:n radioamatöörikurssi Marjo Yli-Paavola, OH3HOC

Lähetelajit. OH3TR:n radioamatöörikurssi Marjo Yli-Paavola, OH3HOC Lähetelajit OH3TR:n radioamatöörikurssi Marjo Yli-Paavola, OH3HOC Modulaatio Modulaatio: siirrettävän informaation liittämistä kantoaaltoon Demodulaatio: informaation kaivelemista vastaanotetusta signaalista

Lisätiedot

Dynamiikan hallinta Lähde: Zölzer. Digital audio signal processing. Wiley & Sons, 2008. Zölzer (ed.) DAFX Digital Audio Effects. Wiley & Sons, 2002.

Dynamiikan hallinta Lähde: Zölzer. Digital audio signal processing. Wiley & Sons, 2008. Zölzer (ed.) DAFX Digital Audio Effects. Wiley & Sons, 2002. Dynamiikan hallinta Lähde: Zölzer. Digital audio signal processing. Wiley & Sons, 2008. Zölzer (ed. DAFX Digital Audio Effects. Wiley & Sons, 2002. Sisältö:! Johdanto!! Ajallinen käyttäytyminen! oteutus!

Lisätiedot

Satelliittipaikannus

Satelliittipaikannus Kolme maailmalaajuista järjestelmää 1. GPS (USAn puolustusministeriö) Täydessä laajuudessaan toiminnassa v. 1994. http://www.navcen.uscg.gov/gps/default.htm 2. GLONASS (Venäjän hallitus) Ilmeisesti 11

Lisätiedot

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET FYSP105 / K3 R-SODATTIMET Työn tavoitteita tutustua R-suodattimien toimintaan oppia mitoittamaan tutkittava kytkentä laiterajoitusten mukaisesti kerrata oskilloskoopin käyttöä vaihtosähkömittauksissa Työssä

Lisätiedot

PRK:n radioamatöörikurssi 2005. Johdanto. Radiotekniikan lyhyt oppimäärä. Lasse Latva OH3HZB. PRK:n. Perusteet. 2005 Radiotekniikan lyhyt

PRK:n radioamatöörikurssi 2005. Johdanto. Radiotekniikan lyhyt oppimäärä. Lasse Latva OH3HZB. PRK:n. Perusteet. 2005 Radiotekniikan lyhyt 1.5 1 0.5 0 0.5 1 AM moduloitu aalto moduloitu lähete moduloiva signaali 1.5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 aika, s Johdanto 1.3. Tämä oppimateriaali on kirjoitettu olyteknikkojen Radiokerhon (RK,

Lisätiedot

Signaalien datamuunnokset. Digitaalitekniikan edut

Signaalien datamuunnokset. Digitaalitekniikan edut Signaalien datamuunnokset Datamuunnosten teoriaa Muunnosten taustaa Muunnosten teoriaa Muunnosten rajoituksia ja ongelmia Petri Kärhä 09/02/2009 Signaalien datamuunnokset 1 Digitaalitekniikan edut Tarkoituksena

Lisätiedot

Signaalien datamuunnokset

Signaalien datamuunnokset Signaalien datamuunnokset Datamuunnosten teoriaa Muunnosten taustaa Muunnosten teoriaa Muunnosten rajoituksia ja ongelmia Petri Kärhä 06/02/2004 Luento 4a: Signaalien datamuunnokset 1 Digitaalitekniikan

Lisätiedot

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11.

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö Elektroniikan laboratoriotyö OPERAATIOVAHVISTIN Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11.008 Kivelä Ari Tauriainen Tommi Tauriainen Tommi 1 TEHTÄVÄ Tutustuimme

Lisätiedot

S-108-2110 OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö

S-108-2110 OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö S-108-2110 OPTIIKKA 1/10 POLARISAATIO Laboratoriotyö S-108-2110 OPTIIKKA 2/10 SISÄLLYSLUETTELO 1 Polarisaatio...3 2 Työn suoritus...6 2.1 Työvälineet...6 2.2 Mittaukset...6 2.2.1 Malus:in laki...6 2.2.2

Lisätiedot

1. Perusteita. 1.1. Äänen fysiikkaa. Ääniaalto. Aallonpituus ja amplitudi. Taajuus (frequency) Äänen nopeus

1. Perusteita. 1.1. Äänen fysiikkaa. Ääniaalto. Aallonpituus ja amplitudi. Taajuus (frequency) Äänen nopeus 1. Perusteita 1. Äänen fysiikkaa 2. Psykoakustiikka 3. Äänen syntetisointi 4. Samplaus ja kvantisointi 5. Tiedostoformaatit 1.1. Äänen fysiikkaa ääni = väliaineessa etenevä mekaaninen värähtely (aaltoliike),

Lisätiedot

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op) (5 op) Luento 5 A/D- ja D/A-muunnokset ja niiden vaikutus signaaleihin Signaalin A/D-muunnos Analogia-digitaalimuunnin (A/D-muunnin) muuttaa analogisen signaalin digitaaliseen muotoon, joka voidaan lukea

Lisätiedot

Flash AD-muunnin. Ominaisuudet. +nopea -> voidaan käyttää korkeataajuuksisen signaalin muuntamiseen (GHz) +yksinkertainen

Flash AD-muunnin. Ominaisuudet. +nopea -> voidaan käyttää korkeataajuuksisen signaalin muuntamiseen (GHz) +yksinkertainen Flash AD-muunnin Koostuu vastusverkosta ja komparaattoreista. Komparaattorit vertailevat vastuksien jännitteitä referenssiin. Tilanteesta riippuen kompraattori antaa ykkösen tai nollan ja näistä kootaan

Lisätiedot

Organization of (Simultaneous) Spectral Components

Organization of (Simultaneous) Spectral Components Organization of (Simultaneous) Spectral Components ihmiskuulo yrittää ryhmitellä ja yhdistää samasta fyysisestä lähteestä tulevat akustiset komponentit yhdistelyä tapahtuu sekä eri- että samanaikaisille

Lisätiedot

TIETOLIIKENNETEKNIIKKA I A

TIETOLIIKENNETEKNIIKKA I A TIETOLIIKENNETEKNIIKKA I 521359A KURSSI ANALOGISEN TIEDONSIIRRON PERUSTEISTA Dos. Kari Kärkkäinen Tietoliikennelaboratorio, huone TS439, 4. krs. kk@ee.oulu.fi, http://www.telecomlab.oulu.fi/~kk/ puh: 08

Lisätiedot

JATKUVAN AWGN-KANAVAN KAPASITEETTI SHANNON-HARTLEY -LAKI

JATKUVAN AWGN-KANAVAN KAPASITEETTI SHANNON-HARTLEY -LAKI 1 JATKUVAN AWGN-KANAVAN KAPASITEETTI SHANNON-HARTLEY -LAKI Miten tiedonsiirrossa tarvittavat perusresurssit (teho & kaista) riippuvat toisistaan? SHANNONIN 2. TEOREEMA = KANAVAKOODAUS 2 Shannonin 2. teoreema

Lisätiedot

Digitaalinen signaalinkäsittely Desibeliasteikko, suotimen suunnittelu

Digitaalinen signaalinkäsittely Desibeliasteikko, suotimen suunnittelu Digitaalinen signaalinkäsittely Desibeliasteikko, suotimen suunnittelu Teemu Saarelainen, teemu.saarelainen@kyamk.fi Lähteet: Ifeachor, Jervis, Digital Signal Processing: A Practical Approach H.Huttunen,

Lisätiedot

ANALOGISET PULSSIMODULAATIOT PAM, PWM JA PPM

ANALOGISET PULSSIMODULAATIOT PAM, PWM JA PPM 1 ANALOGISET PULSSIMODULAATIOT PAM, PWM JA PPM Millä eri tavoilla ignaalinäyteet voidaan eittää & koodata? PULSSIMODULAATIOMENETELMIEN LUOKITTELU Modulaatioenetelät Analogiet Digitaaliet Kantoaaltoodulaatiot

Lisätiedot

Ohjelmistoradio tehtävät 4. P1: Ekvalisointi ja demodulaatio. OFDM-symbolien generoiminen

Ohjelmistoradio tehtävät 4. P1: Ekvalisointi ja demodulaatio. OFDM-symbolien generoiminen Ohjelmistoradio tehtävät 4 P: Ekvalisointi ja demodulaatio Tässä tehtävässä dekoodata OFDM data joka on sijotetty synknonontisignaalin lälkeen. Synkronointisignaali on sama kuin edellisessä laskutehtävässä.

Lisätiedot

LABORATORIOTYÖ 2 SPEKTRIANALYSAATTORI

LABORATORIOTYÖ 2 SPEKTRIANALYSAATTORI LABORATORIOTYÖ 2 SPEKTRIANALYSAATTORI Päivitetty: 25/02/2004 MV 2-1 2. SPEKTRIANALYSAATTORI Työn tarkoitus: Työn tarkoituksena on tutustua spektrianalysaattorin käyttöön, sekä oppia tuntemaan erilaisten

Lisätiedot

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1 SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1 1 (26) Fourier-muunnos ja jatkuva spektri Spektri taajuuden funktiona on kompleksiarvoinen funktio, jonka esittäminen graafisesti edellyttää 3D-kuvaajan piirtämisen. Yleensä

Lisätiedot

Vahvistimet. A-luokka. AB-luokka

Vahvistimet. A-luokka. AB-luokka Vahvistimet A-luokka A-luokan vahvistimen molemmat päätevahvistin tarnsistorit johtavat, vaikke vahvistinta käytettäisi. Vahvistinta käytettäessä jatkuva lepovirta muuttuu ja näin vältytään kytkentäsäröltä

Lisätiedot

Yleisen antennin säteily k enttien ratk aisem isen v aih eet:

Yleisen antennin säteily k enttien ratk aisem isen v aih eet: Sä te ily k e n ttie n ra tk a ise m in e n Yleisen antennin säteily k enttien ratk aisem isen v aih eet: 1. E tsi A integ roim alla y h tälö A = µ e jβr 4π r V Je j βˆr r dv, (40 ) 2. L ask e E E = jωa

Lisätiedot

23 VALON POLARISAATIO 23.1 Johdanto. 23.2 Valon polarisointi ja polarisaation havaitseminen

23 VALON POLARISAATIO 23.1 Johdanto. 23.2 Valon polarisointi ja polarisaation havaitseminen 3 VALON POLARISAATIO 3.1 Johdanto Mawellin htälöiden avulla voidaan johtaa aaltohtälö sähkömagneettisen säteiln etenemiselle väliaineessa. Mawellin htälöiden ratkaisusta seuraa aina, että valo on poikittaista

Lisätiedot

LUKU 3 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS

LUKU 3 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS LUKU 3 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS 1 (13) 2 (13) Modulaatiossa kantoaallon jotain parametria (amplitudi, vaihe ja taajuus tiedonsiirron perusresursseina) muutetaan yksi-yhteen periaatteella sanoman m(t)

Lisätiedot

MONITILAISET TIEDONSIIRTOMENETELMÄT TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS A Tietoliikennetekniikka II Osa 18 Kari Kärkkäinen Syksy 2015

MONITILAISET TIEDONSIIRTOMENETELMÄT TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS A Tietoliikennetekniikka II Osa 18 Kari Kärkkäinen Syksy 2015 1 MONITILAISET TIEDONSIIRTOMENETELMÄT TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS 2 M-tilaisilla yhdellä symbolilla siirtyy k = log 2 M bittiä. Symbolivirhetn. sasketaan ensin ja sitten kuvaussäännöstä riippuvalla muunnoskaavalla

Lisätiedot

AV-muotojen migraatiotyöpaja - ääni. KDK-pitkäaikaissäilytys 2013 -seminaari 6.5.2013 / Juha Lehtonen

AV-muotojen migraatiotyöpaja - ääni. KDK-pitkäaikaissäilytys 2013 -seminaari 6.5.2013 / Juha Lehtonen AV-muotojen migraatiotyöpaja - ääni KDK-pitkäaikaissäilytys 2013 -seminaari 6.5.2013 / Juha Lehtonen Äänimuodot Ääneen vaikuttavia asioita Taajuudet Äänen voimakkuus Kanavien määrä Näytteistys Bittisyvyys

Lisätiedot

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V 10. 21 Transistorin virtavahvistus 10. 22 Transistorin ominaiskayrasto 10. 23 Toimintasuora ja -piste 10

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V 10. 21 Transistorin virtavahvistus 10. 22 Transistorin ominaiskayrasto 10. 23 Toimintasuora ja -piste 10 Sisältö 1 Johda kytkennälle Theveninin ekvivalentti 2 2 Simuloinnin ja laskennan vertailu 4 3 V CE ja V BE simulointituloksista 4 4 DC Sweep kuva 4 5 R 2 arvon etsintä 5 6 Simuloitu V C arvo 5 7 Toimintapiste

Lisätiedot

V astaano ttav aa antennia m allinnetaan k u v an 2-1 8 m u k aisella piirillä, jo ssa o n jänniteläh d e V sarjassa

V astaano ttav aa antennia m allinnetaan k u v an 2-1 8 m u k aisella piirillä, jo ssa o n jänniteläh d e V sarjassa Antennit osana viestintäjärjestelm ää Antennien pääk äy ttö tark o itu s o n to im inta v iestintäjärjestelm issä. V astaano ttav aa antennia m allinnetaan k u v an 2-1 8 m u k aisella piirillä, jo ssa

Lisätiedot

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0 1.1 i k l s, c p Tasajännite kytketään hetkellä t 0 johtoon, jonka pituus on l ja jonka kapasitanssi ja induktanssi pituusyksikköä kohti ovat c p ja l s. Mieti, kuinka virta i käyttäytyy ajan t funktiona

Lisätiedot

Kompleksiluvut signaalin taajuusjakauman arvioinnissa

Kompleksiluvut signaalin taajuusjakauman arvioinnissa Kompleksiluvut signaalin taajuusjakauman arvioinnissa Vierailuluento IMA-kurssilla Heikki Huttunen Lehtori, TkT Signaalinkäsittely, TTY heikki.huttunen@tut.fi Department of Signal Processing Fourier-muunnos

Lisätiedot

TAMPEREEN TEKNILLINEN KORKEAKOULU Tietoliikennetekniikan työkurssi IQ-modulaatio

TAMPEREEN TEKNILLINEN KORKEAKOULU Tietoliikennetekniikan työkurssi IQ-modulaatio TAMPEREEN TEKNILLINEN KORKEAKOULU 83950 Tietoliikennetekniikan työkurssi IQ-modulaatio Ohjeet löytyvät: www.cs.tut.fi/kurssit/83950/ email: ari.asp@tut.fi 1. Esiselostus 1.1 Selvitä lyhyesti sanallisesti

Lisätiedot

Radiotekniikan perusteet BL50A0301

Radiotekniikan perusteet BL50A0301 Radiotekniikan perusteet BL50A0301 1. Luento Kurssin sisältö ja tavoitteet, sähkömagneettinen aalto Opetusjärjestelyt Luentoja 12h, laskuharjoituksia 12h, 1. periodi Luennot Juhamatti Korhonen Harjoitukset

Lisätiedot

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT Työn tavoitteet o Havainnollistaa vaihtovirtapiirien toimintaa o Syventää ymmärtämystä aiheeseen liittyvästä fysiikasta 1 Johdanto Tasavirta oli 1900 luvun alussa kilpaileva

Lisätiedot

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Antti Karjalainen, PRK 30.10.2014 Komponenttien esittelytaktiikka Toiminta, (Teoria), Käyttö jännite, virta, teho, taajuus, impedanssi ja näiden yksiköt:

Lisätiedot

Aaltojen heijastuminen ja taittuminen

Aaltojen heijastuminen ja taittuminen Luku 11 Aaltojen heijastuminen ja taittuminen Tässä luvussa käsitellään sähkömagneettisten aaltojen heijastumista ja taittumista väliaineiden rajapinnalla. Rajoitutaan monokromaattisiin aaltoihin ja oletetaan

Lisätiedot