Diplomová práca-Marek Hubinský - Žilinská univerzita

Žilinská univerzita v ŽilineElektrotechnická fakultaKatedra telekomunikáciíRádiový prenosový modulMarek Hubinský2006Rádiový prenosový modul

DIPLOMOVÁ PRÁCAMarek HubinskýŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINEElektrotechnická fakultaKatedra telekomunikáciíŠtudijný odbor: Telekomunikačná technikaVedúci diplomovej práce: doc. Ing. Martin Vaculík,Phd.Stupeň kvalifikácie: Inžinier (Ing.)Dátum odovzdania diplomovej práce:19.5.2006ŽILINA 2006ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINEELEKTROTECHNICKÁ FAKULTAKatedra telekomunikáciiŠkolský rok 2005/2006

ZADANIE DIPLOMOVEJ PRÁCEMeno Marek HubinskýŠtudijný odbor:TelekomunikácieTéma diplomovej práce: „Rádiový prenosový modulPokyny pre vypracovanie diplomovej práce:Navrhnite a realizujte prenosový modul, ktorý umožní prenos modulačného signálu dovideokamery bezdrôtovým spôsobom. Modul prijímača bude umiestnený pri kamere a budeumožňovať príjem dvojkanálového signálu. Vysielací modul bude umožňovať pripojeniedvoch kanálov audiosignálu na linkovej úrovni a externý mikrofón.Požadované vlastnosti:-Prenášaná šírka pásma min 60Hz-14kHz-odstup signál čum >60dB-celkové harmonické skreslenie

ABSTRAKTDiplomová práca sa zaoberá návrhom a realizáciou rádiového prenosového modulu,ktorý umožní prenos do videokamery bezdrôtovým spôsobom. Modul prijímača je umiestnenýpri kamere a umožňuje príjem dvojkanálového audiosignálu. Vysielací modul umožňujepripojiť dva kanály audiosignálu na linkovej úrovni a externý bezdrôtový mikrofón.Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta,Katedra telekomunikácií________________________________________________________________________

ANOTAČNÝ ZÁZNAM - DIPLOMOVÁ PRÁCAPriezvisko, meno: Hubinský Marek.......................školský rok:2005/2006........................Názov práce: Rádiový prenosový modulPočet strán:48 Počet obrázkov:22 Počet tabuliek: 5Počet grafov:0 Počet príloh: 8 Použitá lit.:Anotácia (slov. resp. český jazyk): Diplomová práca sa zaoberá návrhom rádiovéhoprenosového modulu pre prenos modulačného a dvojkanálového audiosignálu.do videokamery.Anotácia v cudzom jazyku (anglický resp. nemecký): This diploma thesis deals with theproject of a radio transmission module for transmission of a modular and double channelaudiosignal to a video camera.Kľúčové slová: Bezdrôtový prenos, frekvenčná modulácia, anténa, vysielacia časť, TDA 7000,prenosový kanál, audio signál, mikrofón, impedančná prispôsobivosťVedúci práce: doc. Ing. Martin Vaculík PhDRecenzent práce : Ing. Martin VestenickýDátum odovzdania práce: 19.5.2006

ObsahÚvod....................................................................................................................................11. princípy bezdrôtových prenosov..................................................................................11.1 Šírenie informácií elektromagnetickým signálom...............................................21.2. Elektromagnetický signál ako funkcia času.........................................................31.3 Elektromagnetický signál ako funkcia frekvencie...............................................52. Modulácia signálu........................................................................................................72.1 Typy analógovej modulácie.................................................................................82.1.1 Amplitúdová modulácia.............................................................................82.1.2 Modulácia DSB-SC (double-sideband suppressed carrier).......................92.1.3 Modulácia SSB (single side band)...........................................................102.1.4 Fázová modulácia PM..............................................................................102.1.5 Frekvenčná modulácia..............................................................................113 Metódy frekvenčnej modulácie a demodulácie.........................................................143.1 Metódy frekvenčnej modulácie.........................................................................143.1.1 Frekvenčná modulácia pomocou kapacitnej diódy..................................143.1.2 Frekvenčná modulácia pomocou napätím riadeného generátora.............143.2 Metódy demodulácie frekvenčne modulovaného signálu..................................153.2.1 Demodulácia pomocou sklonových detektorov........................................153.2.2 Demodulácia pomocou fázového závesu..................................................174 Pojem šum, ako rušivý signál......................................................................................184.1 Vonkajší šum......................................................................................................184.2 Vnútorný šum.....................................................................................................185 Obecná schéma komunikačného systému a obvodové riešenia prijímačov..............195.1 Základné vlastnosti komunikačných systémov..................................................195.2 Prenosová kapacita rádiového kanálu................................................................205.3 Obvodové koncepcie rádiových prijímačov.......................................................215.4 Antény pre prenosné rádiostanice......................................................................235.5 TDA 7000...........................................................................................................245.5.1 Popis Obvodu............................................................................................245.5.2 Princíp spracovania signálu v TDA 7000..................................................255.5.3 Katalógová schéma zapojenia...................................................................266 Rozdelenie frekvenčného spektra a správa frekvencií...............................................276.1 Rozdelenie frekvenčného spektra......................................................................27

6.2 Špecifické výrazy z oblasti správy frekvencií....................................................306.3 Rozdelenie frekvenčného pásme SR v rozsahu 75,2MHz-410MHz.......................326.4 Všeobecné povolenie telekomunikačného úradu SR pre bezšnúrové mikrofóny..337 Praktický návrh prenosového systému............................................................................357.1 Všeobecne...............................................................................................................357.2 Stručný popis zariadenia.........................................................................................357.3 Napájanie systému..................................................................................................357.4 Výber vhodnej modulácie.......................................................................................367.5 Výber vhodnej frekvencie......................................................................................377.6 Vlastný návrh rádiového modulu...........................................................................387.6.1Vysielacia časť................................................................................................387.6.1.1 Nízkofrekvenčná časť.............................................................................387.6.1.2Vysokofrekvenčná časť.............................................................................417.6.2 Konštrukcia Prijímacieho modulu................................................................447.6.2.1 Konštrukcia Prijímacej rádiovej časti.....................................................447.6.2.2 Popis zapojenia prijimacej časti..............................................................467.6.2.3 Modul pre zapojenie externého mikrofónu.............................................467.6.3 Konštrukcia Zariadenia................................................................................47Záver.......................................................................................................................................48

Zoznam obrázkovObr. č 1.1 analógový a digitálny signál................................................................................... 2Obr. č. 1.2 príklady periodických (harmonických) signálov ..................................................3Obr.č.1. 3 vplyv zmeny parametrov na signál s(t) = A sin (2πft + Φ ) .................................. 4Obr.č.1.4 Spektrum signálu ...................................................................................................6Obr. 2.1. Amplitúdová modulácia ...........................................................................................8Obr. č 3.1: Princíp sklonových detektorov .............................................................................15Obr.č.3.2 Fázový diskriminátor ..............................................................................................16Obr. č. 3.3 Bloková schéme fázového závesu ........................................................................17Obr. č. 5.1 Obecná skupinová schéma zapojenia rádiového komunikačného systému ......... 19Obr.č. 5.2: Detektorový prijímač ............................................................................................21Obr. č. 5.3. Priamozosilňujúci prijímač ..................................................................................21Obr.5.4. Superheterodynný prijímač ...................................................................................... 22Obr.č 5.5. Púzdro integrovaného obvodu TDA 7000 .............................................................24Obr. č. 5.5: katalógová schéma zapojenia TDA7000 .............................................................26Obr.č.7.1: simulácia jednosmerných pracovných bodov ...................................................... 39Obr č.7.2. Frekvenčná charakteristika NF zosilňovača ..........................................................40Obr. č. 7.3 Jednosmerné pracovné body VF časti ..................................................................42Obr. č 7.3. Frekvenčná charakteristika rezonančného zosilňovača .......................................43Obr.č. 7.4 Časový priebeh kmitov oscilátora ......................................................................... 44Obr. č. 7.5. Zosilnenie rezonančného zosilňovača ................................................................ 44Obr.č.7.6.Bloková schéma monolitického obvodu TDA 7000 .............................................. 45Obr č.7.7 Bloková schéma modulu prijímača ........................................................................ 46Zoznam tabuliekTabuľka č.6.1: rozdelenie rádiových vĺn ............................................................................... 27Tabuľka č.6.2: Rozdelenie frekvenčného pásma SR v rozsahu 75,2MHz-410MHz.............. 32Tabuľka č.6.2: Frekvencie, maximálny výkon a šírka pásma zabraná vysielaním.................33Tabuľka č.7.1 Namerané a vypočítané pracovné body NF časti ............................................40Tabuľka č.7.2. Namerané a vypočítané pracovné body VF časti ...........................................43

Zoznam skratieka symbolovAMamplitúdová moduláciaDSB-SC double sideband supressed modulácia s oboma postrannýmiCarrierpásmamiEHF extremlyhigh freqenci milimetrové vlnyFDfázový detektorHF high freqency krátke vlnyLF low frekvency dlhé vlnyMFmedzifrekvenčnýNFNTFSnárodná tabuľka frekvenčného spektraPF phase modulation fázová moduláciaSHF super high freqency centimetrové vlnySSD single side band modulácia s jedným postranným pásmomUHF ultra high freqency ultrakrátke vlnyVCO voltage controlled oscilator napätím riadený oscilátorVHF very high freqency veľmi krátke vlnyVLF very low freqency veľmi dlhé vlnytTfλvcαi(t)k 2 VAm(t)u(t)Dpup(t)k 2 vJ 0 (mf)LRCSNC kFmfčasperiódafrekvenciavlnová dĺžkarýchlosť šírenia vlnyrýchlosť svetlahĺbka moduláciepriebeh prúdufrekvenčná odchýlkaamplitúdaHilbertova transformáciamodulovaný signálfázový zdvihfázovo modulovaný signálfrekvenčný zdvihBaselova funkcia 1. druhuidukčnosťodporkapacitastredná hodnota signálustredná hodnota šumukapacita kanálamedzifrekvenčný k

ÚvodV súčasnosti existuje na trhu niekoľko druhov bezdrôtových mikrofónov a zariadeníponúkajúcich bezdrôtový prenos analógových audio signálov. Tieto prístroje sú však buďbezdrôtové mikrofóny, čiže mikrofóny doplnené o vysielací modul, ktorý je ich pevnousúčasťou, alebo systémy umožňujúce prenos audio signálu na linkovej úrovni. Nevýhodatýchto systémov je, že mobilná je väčšinou len ich vysielacia časť. Časť prijímacia máobyčajne veľké rozmery a je napájaná z miestnej elektrickej siete. Nevýhoda mobilných častízariadení je aj používanie neštandartných napájacích akumulátorov, čo pri práci v teréne vediek potrebe vlastniť náhradný akumulátor daného typu, a tým sa zvyšujú náklady na použitiedaného zariadenia. Spoločná nevýhoda, či už bezdrôtových mikrofónov, alebo bezdrôtovýchprenosových systémov je ich pomerne vysoká nadobúdacia cena.Úlohou predkladanej diplomovej práce je navrhnúť a realizovať prenosový modul,ktorý umožní prenos modulačného signálu do videokamery bezdrôtovým spôsobom. Modulprijímača má byť umiestnený pri kamere a má umožňovať príjem dvojkanálovéhoaudiosignálu. Vysielací modul má umožňovať pripojenie dvoch kanálov audiosignálu nalinkovej úrovni a externý bezdrôtový mikrofón. Požadované prenosové vlastnosti majú byť:-prenášaná šírka pásma minimálne 60 Hz-14 kHz,-odstup signál/šum >60 dB,-celkové harmonické skreslenie

Na obrázku č.1.3 je znázornený účinok zmeny každého z uvedených parametrov. Včasti (a) obrázku je zobrazená amplitúda sínusového signálu s frekvenciou 1Hz, teda periódouT = 1 sekunda. Časť (b) má tú istú frekvenciu a fázu, ale špička amplitúdy je 0.5. V časti (c) jef = 2, čo je ekvivalentom ku T = ½. A nakoniec v časti (d) je ukázaný účinok fázového posunuo π/4 radiánu, čo je 45 stupňov (2 π = 360º = 1perióda).Obr.č.1. 3 vplyv zmeny parametrov na signál s(t) = A sin (2πft + Φ )Vlnová dĺžka ( λ ) signálu je vzdialenosť pokrytá jedným cyklom signálu alebo inakpovedané vzdialenosť medzi dvomi bodmi dvoch nasledujúcich cyklov, ktoré sa nachádzajú vrovnakej fáze. Existuje jednoduchý vzťah medzi vlnovou dĺžkou a periódou. Ak sapredpokladá, že sa signál šíri rýchlosťou v, potom vlnová dĺžka súvisí s periódou nasledovne: λ= vT a obdobne λf = v. Ak sa hovorí o rýchlosti šírenia elektromagnetického signálu, uvažuje

LETTER FROM THE BOARDAsset to be acquiredThe asset to be acquired by Qingdao NG is the 100% shareholding in Qingdao HaierLogistics.ConsiderationThe consideration for the Acquisition is RMB763 million, which shall be satisfied incash as follows:1. RMB534.1 million, being 70% of the consideration will be payable on the AcquisitionCompletion Date; and2. RMB228.9 million, being 30% of the consideration will be payable within 60 daysafter the Acquisition Completion (“Second Payment Date”).If Qingdao NG is not satisfied with the titles of the properties owned by or possessed bythe Target Group by the Second Payment Date, Qingdao NG shall have the right to defer thepayment of 30% of the consideration until it becomes satisfied with them. Further, QingdaoNG shall have the right to seek indemnity from Haier Corp, and without being subject tothe limitation period for the other warranties given by Haier Corp, for any losses that it hasincurred as a result of any title defects in respect of the properties owned or possessed by theTarget Group.The consideration for the Acquisition was determined after arm’s length negotiationsbetween the parties with reference to (i) the net asset value of the Target Group as at 31 March2010 and the net profit of the Target Group for the 12 months ended 31 December 2009 and thethree months ended 31 March 2010, respectively, (ii) the financial position, business outlookand future prospect of the Target Group; and (iii) the historical and current trading multiplesof listed companies with businesses similar to those of the Target Group including their priceto-earningsmultiples (“P/E”). The P/E and price to book value ratio (P/B) represented by theconsideration for the Acquisition are 9.53 times and 2.73 times based on the net earnings ofthe Target Group for the year ended 31 December 2009 and the net assets value of the TargetGroup as at 31 March 2010 as disclosed in this circular, respectively. Such Acquisition will befinanced by the internal resources of the Group.Condition precedentThe Acquisition Completion is conditional upon, among other things, the satisfaction ofthe following:(i)the Acquisition having been approved by the board of Qingdao NG, Haier Corp,the Company and Qingdao Haier; and shareholders of the Company and QingdaoHaier at their respective duly convened special general meetings;- 12 -

2 Modulácia signáluModulácia je proces ovplyvňovania nosného signálu, typicky sínusového, za účelomprenesenia informácie. Nosný signál je ovplyvňovaný modulačným signálom. Modulačnýsignál je signál v základnom pásme, napr. analógový signál z mikrofónu, televíznej kamery,alebo číslicový (digitálny) signál. Obyčajne sa moduluje jeden z trojice charakteristickýchparametrov elektrického signálu: fázy, frekvencie alebo amplitúdy. Zariadeniu, ktoré vykonávamoduláciu sa hovorí modulátor, zariadeniu, ktoré vykonáva demoduláciu demodulátor.Zariadenie vykonávajúce obe operácie sa nazýva modem (ktorého názov vznikol spojenímoboch pojmov – modulácia, demodulácia).Pri číslicovej modulácii sú zmeny signálu volené z pevného zoznamu (modulačnáabeceda) každého vstupu, z ktorého je privádzaná rôzna časť informácie (symbol). Abeceda jeobyčajne reprezentovaná konštelačným diagramom.Pri analógovej modulácii sú zmeny aplikované spojito v odozve na modulačný (dátový)signál. Modulácia môže byť aplikovaná na rôzne aspekty signálu ako je uvedené nižšie vzozname.Modulácia sa obyčajne robí preto, aby sa vyriešili otázky súvisiace s prenosom signálu:• Jednoduché (nízky útlm, nízky rozptyl) šírenie elektromagnetických (EM) vĺn• Multiplexovanie – prenos viacerých signálov v jednom frekvenčnom pásme, narôznych nosných frekvenciách• Menšie, viacsmerové antényNosným signálom sú obyčajne vysokofrekvenčné elektromagnetické vlny. [10]

2.1 Typy analógovej modulácie2.1.1 Amplitúdová moduláciaJe jedným z najčastejšie používaných druhov modulácie. Pri amplitúdovej modulácii samení v rytme prenášanej informácie amplitúda nosnej vlny.Priebeh prúdu v anténe je daný vzťahom i(t)=A.cos(ω N t), kde ω N je frekvencia vlny, ktorúchceme modulovať, teda frekvencia nosnej. Amplitúda nosnej vlny musí byť nezáporné číslo,preto zmeny amplitúdy v rytme frekvencie ω M je možné popísať takto:A=A 0 (1+α.cos(ω M t)),Kde α je takzvaná hĺbka modulácie a je to číslo medzi 0 a1, teda 0 < α < 1. Často sa hĺbkamodulácie udáva v percentách,α [%]=α.100.Výsledný amplitúdovo modulovaný prúd v anténe bude mať tvari(t)=A 0 (1+α.cos(ω M t))cos(ω N t),Obr. 2.1. Amplitúdová modulácia

Pri vysielaní je potrebné vedieť, aký je frekvenčný interval, ktorý frekvenčne modulovaná vlnazaberá, aby nedošlo k rušeniu s inými vysielačmi. V prípade amplitúdovej modulácie sa tentovýpočet prevádza pomocou vzťahu pre súčin dvoch kosínusovcos(x)cos(y)=(1/2)[cos(x+y)+cos(x-y)].Po úprave ma amplitúdový prúd tvar:i(t) = A 0 (1 + α.cos(ω M t))cos(ω N t) =A 0 [cos(ω N t) + (α/2)cos((ω N + ω M )t) + (α/2)cos((ω N - ω M )t)].Vznikli teda dva nové kmitočty ω N + ω M a ω N - ω M, ktoré sa nazývajú postranné kmitočty.Ležia symetricky k frekvencii nosnej vlny a zatiaľ, čo samotná nosná vlna má svoju pôvodnúamplitúdu A 0 , amplitúda postranných kmitočtov je rovná α.A 0 /2. Najväčšia amplitúdapostranných kmitočtov bude rovná A 0 /2. Frekvenčné pásmo, ktoré zaberá modulácia je rovné2ω M. Ak nebude nosná vlna modulovaná jediným kmitočtom, ale signálom, ktorého frekvenčnéspektrum leží v intervale (ω Mmin , ω Mmax ), potom frekvenčné pásmo, potrebné pre vysielanievlny modulované amplitúdovo týmto signálom bude od ω N -ω Mmax do ω N +ω Mmax a jeho šírkabude 2.ω Mmax. [9]2.1.2 Modulácia DSB-SC (double-sideband suppressed carrier)signál:Jedná sa o moduláciu s oboma postrannými pásmami a s potlačenou nosnou, generujeu(t)=A c m(t).cos(ω M t)Spektrum modulovaného signálu DSB-SC je tvorené spektrom AM signálu, bez diskrétnejzložky reprezentujúcu u AM nosnú. Hĺbka modulácie je veľmi vysoká, blízka nekonečnu.Účinnosť modulácie je 100% , pretože v signále u(t) sa nestráca energia na nosnú, ktorá u AMnesie informáciu. Ak je prenos kanála obmedzený jeho špičkovou hodnotou, možnomoduláciou DSB-SC preniesť štyrikrát väčší výkon v postranných pásmach než u AM, kde sačasť výkonu stráca prenosom nosnej). Pre moduláciu je možné použiť kvadratický nelineárnyčlánok, multiplikatívny detektor atď., avšak nie je možné použiť detektor obálky. [9]

2.1.3 Modulácia SSB (single side band)Modulácia SSB predstavuje moduláciu s jedným postranným pásmom alebo tiež SSB-SC moduláciu s potlačenou nosnou. Rôzne typy modulácií SSB je možné vyjadriťodpovedajúcimi spôsobmi mapovania modulačného signálu m(t) na komplexnú obálku g(t).Najpoužívanejším typom je modulácia SSB-AM, ktorú možno demodulovať pomocoumultiplikatívneho detektoru. Použitie je možné nájsť v armádnych spojovacích sústavách aamatérskych rádiových vysielačoch. Výhodou modulácie SSB je úspora šírky pásma (šírkapásma signálu po modulácii je rovnaká ako šírka pásma modulačného signálu). Modulovanýsignál je definovaný ako:u(t)=A c [m(t)cos(ω c t)±m(t)sin(ω c t)]kde – platí pre USSB (horné postranné pásmo) a + pre LSSB (spodné postranné pásmo).Hilbertova transformácia m(t) je daná vzťahom: m(t)=m(t)*h(t)h(t)=1/πtSignál SSB je možné prijímať superheterodynným prijímačom vybaveným zmiešavacímdetektorom. Táto modulácia nie je vhodná pre prenos postupností pravouhlých impulzov ,pretože spektrum by dosahovalo nekonečných hodnôt. Pre prenos číslicového signálu je nutnévyjadriť jednotky a nuly ako impulzy s konečnými deriváciami ich časových priebehov. [9]2.1.4 Fázová modulácia PMPatrí spolu s frekvenčnou moduláciou pod uhlovú moduláciu ako aj jej dva krajnéprípady. Výsledný modulovaný signál u(t) je nelineárna funkcia modulačného signálu m(t)u(t) = A c cos(ω c t)+Θ(t))Θ(t) =Dp.m(t)Konštanta úmernosti D p je tzv. fázový zdvih PM signálu. Fázovo modulovaný signál u p (t)sa získa ako napätie na záťaži oscilátora s frekvenciou fc, tvorenou obvodom s reaktanciouriadenou amplitúdou signálu m(t). Ak sa moduluje nosná fázovo, tj. mení sa počiatočná fázamodulovaného signálu, mení sa počas zmeny jeho počiatočnej fázy (tj. fáza oproti fáze nosnej)aj jeho okamžitá frekvencia. [9]

2.1.5 Frekvenčná moduláciaPri tomto systéme modulácie sa informácia, ktorá bude prenášaná kóduje nie doamplitúdy, ale do okamžitej frekvencie nosnej vlny. Ak sa však mení okamžitá frekvencia, nieje zachovaná periodicita signálu nemodulovanej nosnej vlny.Frekvenčná analýza frekvenčne modulovanej nosnej vlny:Vychádza sa zo vzťahu pre prúd nemodulovanej nosnej vlny v závislosti na čase:(t)=i 0 cos(ω Ν t+ϕ )Ak je vlna modulovaná, tak i(t) je všeobecná funkcia času, ktorá sa približuje k pôvodnémunemodulovanému signálu, takže sa dá napísať ako i 0 cos(Φ (t)), kde Φ(t) je časovo premennýargument funkcie kosínus. Teraz bude zadefinovaný pojem okamžitej frekvencie tohtopriebehu ako ω i , ako ω i =dΦ(t)/dt. Táto definícia odpovedá frekvencii harmonického priebehu.Pretože ak je Φ(t) lineárnou funkciou času, Φ(t)=ω Ν t+ϕ , potom zadefinovaná okamžitáfrekvencia je rovná skutočnej frekvencii nosnej vlny, ω i =ω Ν . Pri frekvenčnej modulácii samení okamžitá frekvencia úmerne modulačnému signálu v m , ω i =ω Ν +k 2 v 2 (t), kde k 2 jekonštanta úmernosti. Pritom sa predpokladá, že modulačné napätie je obmedzené, tj. ženepresiahne určitú maximálnu hodnotu, podľa ktorej potom sa volí k 2 , |v m (t)| < v Max. Frekvencianosnej vlny sa tak bude meniť od ω Ν -k 2 v Max do ω Ν +k 2 v Max . Veličinu 2k 2 v Max , tj. rozdiel medzimaximálnou a minimálnou frekvenciou nosnej vlny, sa nazýva frekvenčný zdvih (frequencyswing). Polovica tejto hodnoty frekvenčná odchýlka (frequency deviation). Čím bude väčšífrekvenčný zdvih, tým sa bude priebeh nosnej vlny viac odchyľovať od harmonickéhopriebehu. Maximálny frekvenčný zdvih je veličina, ktorú treba administratívne predpísať, abybolo možné každému vysielaču prideliť konštantný frekvenčný interval. Napríklad prerozhlasové vysielanie na FM je predpísaná maximálna frekvenčná odchýlka ± 75kHz, tedafrekvenčný zdvih je 150 kHz. Pri prenose hlasu je taká veľká frekvenčná odchýlka zbytočná,pretože pracuje len so signálom reči, ktorý možno bez ujmy na zrozumiteľnosti frekvenčneobmedziť zhora frekvenciou 3kHz, preto je teda stanovená na ± 5kHz. Pri frekvenčnejmodulácii sa prevádza okamžitá amplitúda modulačného napätia v m (t) na okamžitú frekvenciunosnej vlny ω i. Preto hlasnejší priebeh zvukového signálu vyvolá väčšiu frekvenčnú odchýlkuokamžitého kmitočtu nosnej od jej pôvodnej hodnoty ω Ν , ako signál tichší. Konštantu k 2 je

preto potrebné voliť tak, aby ani pri najväčšej hodnote modulačného napätia ± v Max frekvenčnáodchýlka nepresiahla predpísanú hodnotu.Jednou so základných charakteristík modulácie je šírka pásma, ktorú zaberámodulovaný signál. V prípade, že nosná vlna s frekvenciou ω Ν ϕε frekvenčne modulovanájedným harmonickým signálom s frekvenciou ω Μ má modulačné napätie v m (t) tvarv m (t)=V M .cos(ω Μ .t).Dosadením do vzťahu pre ω i sa dostaneω i =dΦ (t)/dt=ω Ν t+k 2 V M .cos(ω Μ t)Ak sa zo vzťahu vypočíta Φ (t) a integračná konštanta položí rovná nule, sa dostane výrazΦ (t)=ω Ν t+(k 2 V M /ω Μ )sin(ω Μ t)a teda priebeh prúdu nosnej vlny potom budei(t) = i 0 cos(Φ (t)) = i 0 cos(ω Ν t+(k 2 V M /ω Μ )sin(ω Μ t)).Veličina k 2 V M /ω Μ predstavuje index frekvenčnej modulácie a označuje sa m f . S použitímpojmu indexu frekvenčnej modulácie bude vzťah pre prúd nosnej vlny vyzerať takto:i(t)=i 0 cos(ω Ν t+m f .sin(ω Μ t)).Po úprave a zavedení pomocných vzťahov pre výpočet sínusu a kosínusu:i(t) = i 0 {J 0 (m f )cos(ω Ν t) ++ J 1 (m f )[cos((ω Ν +ω Μ )t)-cos((ω Ν -ω Μ )t)] ++ J 2 (m f )[cos((ω Ν +2ω Μ )t)+cos((ω Ν -2ω Μ )t)] ++ J 3 (m f )[cos((ω Ν +3ω Μ )t)-cos((ω Ν -3ω Μ )t)] ++ J 4 (m f )[cos((ω Ν +4ω Μ )t)+cos((ω Ν -4ω Μ )t)] +...}.

V prípade frekvenčnej modulácie signálom s frekvenciou ω Μ je v spektre frekvenčnemodulovanej nosnej vlny frekvencia nosnej a nekonečne veľa postranných frekvencií ω Ν −ω Μ ,ω Ν -2ω Μ , ω Ν -3ω Μ , ω Ν -4ω Μ ,... a ω Ν +ω Μ , ω Ν +2ω Μ , ω Ν +3ω Μ , ω Ν +4ω Μ ,... Teoreticky je šírkapásma frekvenčne modulovaného signálu nekonečne veľká. V praxi sa však ukazuje, že keď jeindex frekvenčnej modulácie malý, m f

3. Metódy frekvenčnej modulácie a demodulácie3.1 Metódy frekvenčnej modulácie3.1.1 Frekvenčná modulácia pomocou kapacitnej diódyJeden zo spôsobov získania frekvenčne modulovaného signálu je použitie kapacitnejdiódy, varikapu v rezonančnom obvode generátore nosnej frekvencie. Generátorys rezonančným obvodom LC, tzv. LC generátory, obsahujú spravidla jeden rezonančný obvodLC, ktorý určuje frekvenciu generátora. Generátor je v podstate špeciálny zosilňovač s kladnouspätnou väzbou, ktorého úlohou je udržiavať rovnakú amplitúdu kmitov v oscilačnomrezonančnom obvode. Vhodným spôsobom nahrádza straty v rezonančnom obvode spôsobenéohmickým odporom cievky a zvodom kondenzátora. Frekvencia generátora f 0 je potom určenáThomsonovým vzťahom:f01=2πLCAk sa použije v rezonančnom obvode namiesto kondenzátora s pevnou hodnotoukapacity varikap, je možné pomocou vonkajšieho napätia meniť kapacitu varikapu a tým ajfrekvenciu, ktorú generátor generuje. Závislosť frekvencie generátora na tomto vonkajšom(modulačnom) napätí síce nie je lineárna, ale pokiaľ sú zmeny frekvencie takto vyvolané malév porovnaní s rezonančnou frekvenciou oscilačného obvodu, je možné závislosť kmitočturezonančného obvodu na modulačnom napätí aproximovať s dostatočnou presnosťou pomocoulineárnej závislosti. [9] [3]3.1.2 Frekvenčná modulácia pomocou napätím riadeného generátoraĎalšou možnosťou vytvorenia frekvenčnej modulácie je využitie generátora, ktorý jepriamo konštruovaný tak, aby sa generovaná frekvencia dala meniť pomocou napätiaprivedeného z vonku. Takýmto generátorom hovoríme VCO, napätím riadené generátory(voltage controlled oscillator). Frekvencia takýchto oscilátorov nemusí priamo ležať v oblasti,kde je to potrebné (teda napríklad pre rozhlasové vysielanie FM v rádoch desiatok MHz),dôležité je ale, aby frekvencia generátora bola vyššia, než je požadovaná frekvenčná odchýlkaa aby závislosť frekvencie generátora na vonkajšom napätí bola lineárna i pre relatívne veľkézmeny frekvencie vzhľadom na frekvenciu generátora bez modulácie. Takto modulovanú

frekvenciu je potom možné posunúť do frekvenčného pásma, ktoré je požadované, pomocoutzv. heterodynnej techniky. Pri tejto technike je násobený signál z VCO signálom z generátorakonštantného kmitočtu, čím sa dostane súčtová a rozdielová frekvencia. V tomto prípade saďalej pracuje so súčtovou frekvenciou. Predpokladá sa, že frekvencia VCO je ω VCO a jemodulovaná s frekvenčnou odchýlkou ∆ ω,tj. Frekvencia VCO sa pohybuje pri moduláciiv rozmedzí ω VCO ± ∆ω. Ak tento signál násobíme so signálom s frekvenciou ω vf, dostáva safrekvenciaω vf - (ω VCO ± ∆ω) a ω vf + (ω VCO ± ∆ω),frekvencie v rozmedzí ω vf - (ω VCO ± ∆ω) sa odstránia filtrom. Keď sa zvolíω vf + ω VCO =ω Ν , dostáva sa frekvenčne modulovaná nosná so základnou frekvenciou ω Ν, ktorejfrekvencia sa mení v rozmedzí ω Ν ± ∆ω.[9] [3]3.2 Metódy demodulácie frekvenčne modulovaného signáluExistujú dve principiálne odlišné metódy demodulácie frekvenčne modulovanéhosignálu: sklonové detektory, ktoré využívajú sklon boku rezonančnej krivky oscilačnéhoobvodu k prevodu frekvenčnej modulácie na amplitúdovú a takzvaný fázový záves. [9] [3]3.2.1 Demodulácia pomocou sklonových detektorovPrincíp sklonových detektorov ozrejmuje obrázok č.3.1:Obr. č 3.1: Princíp sklonových detektorov

K tomu, aby sa zo zmeny frekvencie modulovaného signálu dal zistiť modulačnýsignál, je potrebný obvod, ktorý bude citlivý na zmenu kmitočtu. Takýmto obvodom jenapríklad LC obvod s dostatočnou kvalitou. Napätie na kapacite oscilačného obvodu jemaximálne v prípade rezonancie. Ak bude naladený oscilačný obvod tak, aby frekvencianemodulovanej nosnej f n nebola jeho rezonančnou frekvenciou, ale nachádzala sav postrannom pásme jeho rezonančnej krivky (napríklad na vysokofrekvenčnej strane) ako jeto ukázané na obrázku, potom pri znížení frekvencie nosnej z hodnoty f n na hodnotu f N −∆,vzrastie amplitúda napätia nakmitaného na rezonančnom obvode a pri zvýšení frekvenciez hodnoty f N na hodnotu f N +∆ f táto amplitúda klesne. Frekvenčná modulácia sa previedla namoduláciu amplitúdovú, ktorú už je možné detekovať spôsobom bežným pre detekciuamplitúdovo modulovaného signálu, napríklad diódovým detektorom . Jednoduché rezonančnéobvody sa v praxi nepoužívajú z dôvodu nelineárnej závislosti výstupnej amplitúdy nafrekvencii. Kombinácia dvoch rezonančných obvodov, jedného naladeného pod nosnúfrekvenciu a druhého naladeného nad nosnú frekvenciu, ktoré sú napájané frekvenčnemodulovanej nosnej vlny s navzájom opačnou fázou kompenzuje nelinearitu rezonančnejkrivky, takže závislosť výstupnej amplitúdy na frekvencii je v relatívne širokom rozsahulineárna.Obr.č.3.2 Fázový diskriminátorTomuto diskriminátor sa nazýva fázový diskriminátor. Takto jednoducho riešenédiskriminátory budú citlivé i na amplitúdu kmitočtovo modulovanej nosnej vlny a preto sa predne zaraďuje takzvaný obmedzovač amplitúdy, teda zosilňovač, ktorý ureže špičky priebehumodulovanej nosnej vlny na konštantnú hodnotu. Existuje aj diskriminátor, ktorý je relatívnenecitlivý voči zmenám amplitúdy frekvenčne modulovanej nosnej vlny, takže obmedzovačnevyžaduje. Nazýva sa pomerný diskriminátor, alebo pomerný detektor. Tento detektor je pre

svoju jednoduchosť najčastejšie používaným detektorom pre frekvenčne modulovaný signál čiuž v rozhlasových, alebo televíznych prijímač9] [3]3.2.2 Demodulácia pomocou fázového závesuDruhou možnosťou pre detekciu frekvenčne modulovaného signálu je takzvaný fázovýzáves. Výhoda fázového závesu je predovšetkým v tom, že ku svojej funkcii nepotrebujeindukčnosti a hodí sa teda veľmi dobre pre obvody, ktoré sa dajú vyrábať v integrovanejpodobe.Fázový záves bol vyvinutý pre potrebu synchronizácie dvoch frekvencií. Jeho základný princípspočíva v tom, že ak majú dva harmonické signály konštantný rozdiel fázy vzhľadom na čas,musia byť ich frekvencie úplne rovnaké. Bloková schéma fázového závesu je veľmijednoduchá. Skladá sa z generátora, ktorého frekvencia je riadená napätím a z fázovéhodetektora, ktorého výstupom je napätie privedeného na vstup VCO pre riadenie frekvencie.Fázový detektor určuje v najjednoduchšom prípade rozdiel fázy medzi vstupným kmitočtoma s výstupným signálom z VCO.fVSTUPFDVCOfVÝSTUPObr. č. 3.3 Bloková schéme fázového závesu

4 Pojem šum, ako rušivý signálKaždý zdroj signálu je v podstate možné si predstaviť ako dva sériovo zapojenégenerátory napätia (a sériovo k nim zapojený vnútorný odpor zdroja). Jeden generátor generujeužitočný signál , druhý neužitočný, ktorému hovoríme šum. Šum sa rozdeľuje podľa spôsobuvniknutia do signálu na vonkajší a vnútorný.4.1 Vonkajší šumVonkajší šum je ten, ktorý sa dostane do signálu z vonkajších zdrojov rušenia:(napríklad indukciou z blízkeho rozvodu elektrickej siete, vplyvom pola blízkeho vysielača,z iskrenia kolektorových motorov a podobne.) Všetky tieto zdroje sa skladajú a výsledkom jerušivý signál, šum, ktorému hovoríme vonkajší preto, že je možné ho v princípe odstrániťeliminovaním jeho zdroja.4.2 Vnútorný šumOkrem toho existujú však zdroje šumu, ktoré sú pre vodiče a polovodiče inherentnéa ktoré preto odstrániť nemožno. Sú spôsobované tepelným nosičov náboja v kove alebov polovodiči. Význačnými druhmi vnútorného šumu je tzv. tepelný, alebo biely šum,charakteristický pre kovy, ktorého frekvenčná charakteristika ide s konštantnoucharakteristikou od nuly až do nekonečna a tzv. 1/f šum, charakteristický pre polovodiče, ktorýbol pomenovaný podľa tvaru frekvenčnej charakteristiky. Ak sa dá do pomeru výkon signálua výsledný výkon šumov, ktoré sú v signále obsiahnuté, dostaneme bezrozmerné číslo, pomersignál –šum. [5] [2]

5 Obecná schéma komunikačného systému a obvodové riešeniaprijímačov5.1 Základné vlastnosti komunikačných systémovNa obrázku č.5.1 je skupinová schéma zapojenia rádiového komunikačného systému.Táto schéma má obecnú podobu a po vhodnej úprave ju je možné aplikovať na najrôznejšiekomunikačné systémy používané v praxi.zdrojsignálukóderzdrojakóderkanálumodulátorkanál(útlm, skreslenie, šum...)demodulátordekóderkanáludekóderzdrojakoncovýstupeňč. 5.1 Obecná skupinová schéma zapojenia rádiového komunikačného systémuObr.Na začiatku celého reťazca je zdroj signálu, ktorý prevádza určité fyzikálne veličiny,(napríklad zvuk, obraz, teplotu) na elektrické signály. Jeho výstupný proces predstavujenáhodný, ktorý môže byť ako z hľadiska času, tak aj z hľadiska amplitúdy spojitý, alebonespojitý.Za zdrojom signálu je kóder, ktorý plní celý rad úloh. V najjednoduchšom prípade je toanalógovo číslicový prevodník, prevádzajúci analógový signál na postupnosť čísel niektorejvhodnej číselnej sústavy. Môže to však byť aj zložitejšie zariadenie, realizujúce rôzne ďalšiefunkcie, z ktorých najzávažnejšou je potlačenie redundancie .Nasledujúci kóder kanála sa naopak používa na to, aby do postupnosti symbolovprichádzajúcich na jeho vstup istú redundanciu zámerne vniesol. Avšak na rozdiel od náhodnejredundacie potlačovanej v kódery zdroja je v tomto prípade redundancia kontrolovaná, ktorámôže byť veľmi účinným nástrojom potlačenia chýb vznikajúcich pri prenose.Z kódera kanála postupuje postupnosť do modulátora. Úlohou modulátora je previesťtúto postupnosť na signály, ktorých forma je už vhodná na prenos daným rádiokomunikačným

kanálom. Spomenuté výstupné signály modulátora predstavujú spravidla sínusovú nosnú vlnu,ktorej amplitúda, frekvencia, alebo fáza sa mení v závislosti na modulačnom signáleprichádzajúcom z kódera kanála.Skutočný komunikačný kanál umožňujúci bezdrôtový prenos signálu od vysielačak prijímaču má v praxi rôznu podobu. V teoretických úvahách sa však obvykle predpokladá,že je to prostredie, ktorého prenosové vlastnosti nezávisia ani na frekvencii ani na čase.Prichádzajúci signál je tu len utlmený a súčastne je k nemu superponovaný šum s bielymfrekvenčným spektrom a gaussovským rozložením okamžitých amplitúd.V prijímači je signál spracovávaný v opačnom zmysle ako vo vysielači. Demodulátorprevádza vysokofrekvenčný modulovaný signál na postupnosť symbolov, ktorú dekodér kanálutransformuje do tej podoby, aká je na vstupe kodéru kanála. [3]5.2 Prenosová kapacita rádiového kanáluZ teórie rádiovej komunikácie vyplýva, že reálny komunikačný kanál nemôže v určitomčase preniesť ľubovoľné množstvo informácií, ale len množstvo nepresahujúce prenosovúkapacitu C k kanálu. Táto skutočnosť je dôsledkom výskytu šumu, ktorý nedovoľuje naprijímacej strane rozlíšiť jemnejšie zmeny spracovávaného signálu, než je jeho vlastná úroveň.Prenosová kapacita je určená ako maximálne množstvo informácie, ktorú môžeme preniesť cezkanál za 1s. Ak označíme strednú hodnotu signálu na vstupe S a šumu N a šírku pásma kanáluB, je kapacita C k určená vzťahom:Ck⎛⎜⎝S ⎞N ⎠= B log21+ ⎟To je základný vzťah teórie rádiovej komunikácie. Veličina C k je vyjadrená v bitoch zasekundu. Toto vyjadrenie je najvhodnejšie pre číslicové signály, ale používa sa aj preanalógové signály, pretože i tie je možné aproximovať s ľubovoľnou presnosťou číslicovýmisignálmi.Kapacita kanálu C k udáva maximálnu rýchlosť bezchybného prenosu informácieurčitým komunikačným kanálom, ktorý môžeme označiť ako ideálny. Reálne kanály sa môžutejto hodnote len priblížiť a to tým viac, čím efektívnejšie je prenášaná informácia zakódovaná.[3]

5.3 Obvodové koncepcie rádiových prijímačovNajzákladnejšou časťou rádiového prijímača je demoduátor. Tento môže byťkoncipovaný rôznymi spôsobmi a podľa toho je tiež možné deliť rádiové prijímače doniekoľkých základných tried. Vývojovo najstarší a súčastne najjednoduchší je detektorovýprijímač znázornený na obrázku č 5.2.fsvstupnýobvodfsdemodulátorkoncovýstupeňObr.č. 5.2: Detektorový prijímačNa jeho vstupe je zapojený pasívny selektívny vstupný obvod , ktorý zo všetkýchsignálov zachytených anténou vyčleňuje len požadovaný signál o frekvencii f s. Za týmtoobvodom následuje demodulátor a koncový stupeň. Vzhľadom k tomu, že bežné demodulátorypotrebujú k svojej funkcii pomerne veľké vstupné napätie, je možné využiť uvažovaného typuprijímača len k príjmu relatívne silných signálov. Jeho veľkou prednosťou v porovnaní s inýmitypmi prijímačov je však možnosť dosiahnuť veľkej šírky pásma, ktorá je požadovanánapríklad pri širokopásmovom rádiometrickom prijímači.f s vstupnývfobvodzosilňovačf sdem odulátorkoncovýstupeňObr. č. 5.3. Priamozosilňujúci prijímačĎalším typom je priamozosilňujúci prijímač, zobrazený na obrázku č. 5.3Na vstupe tohto prijímača je opäť pasívny selektívny vstupný obvod. Za ním je zaradenýladený vysokofrekvenčný zosilňovač, ktorý pri dostatočne veľkom zosilnení umožňujepodstatne zväčšiť citlivosť celého prijímača a súčastne aj jeho selektivitu, tj schopnosťpotlačiť nežiaduce signály. Nasledujúci demodulátor demoduluje prijímaný vf signál.Realizácia takéhoto prijímača je však veľmi náročná a preto sa tieto typy prijímačov vyskytujúlen výnimočne.

Najrozšírenejším typom prijímača je prijímač s premennou frekvenciou nazývanýsuperheterodynný prijímač, alebo superheterodyn.vstupnýobvodfs vfzosilňovačfszmiešavačfmfmfzosilňovačdemodulátorkoncovýstupeňfomiestnyoscilátor5.4. Superheterodynný prijímačObr.Na vstupe je taktiež zaradený pasívny selektívny obvod, ktorého úlohou je vybrať zovšetkých signálov dopadajúcich na anténu signál žiadaný. V nasledujúcomvysokofrekvenčnom zosilňovači je tento signál mierne zosilnený a predovšetkým vyzdvihnutýnad šumovú úroveň. Súčastne sú tu potlačené zbytky rušivých signálov . V meniči frekvencieje prijímaný signál s frekvenciou f 0 premenený na medzifrekvenčný signál s kmitočtom f mfurčený vzťahomf mf = f 0 – f s (pre f 0 > f s )Ak sa mení frekvencia prijímaného signálu, mení sa u heterodynu vhodne i kmitočetmiestneho oscilátora. A to práve tak, aby medzifrekvený kmitočet bol stále konštantný. Vďakatomu môže byť medzofrekvenčný zosilovač naladený na pevnú frekvenciu, čo značne ulahčujejeho konštrukciu. Za medzi frekvenčným zosilovačom následuje demodulátor, ktorý zmodulovaného medzifrekvenčného signálu získa pôvodný modulačný signál. Demodulovanýsignál je potom už obvyklým spôsobom spracovaný v koncovom stupni. Medzifrekvenčnýzosilňovač ladený na pevnú frekvenciu zaistí prijímaču veľkú citlivosť, selektivitu akonštantnú šírku pásma. [3] [2]

5.4 Antény pre prenosné rádiostanicePrenosné rádiostanice majú pri spojení niekoľko nevýhod. Jedna z nich je aj dĺžkaantény. Tieto bývajú väčšinou kratšie ako λ/2 a nezanedbateľný je aj vplyv ľudského tela.Ľudské telo sa pri práci stanice s frekvenciou nad 30MHz správa ako nedokonalý vodič a pretopohlcuje časť energie vyžiarenej anténou. Pretože sa prejavuje i ako vodič, uplatňujú sa aj jehorozmery a tak ľudské telo pri frekvenciách medzi 30 až asi do 80MHz pôsobí ako direktor a privyšších frekvenciách ako reflektor. Tohto javu sa dá v niektorých krajných prípadoch ajvyužiť, ale väčšinou sú to vlastnosti dosť premenlivé a nevýrazné. V každom prípade všakľudské telo vytvára s rádiostanicou a jej anténou určitú sústavu. Účinnosť antén prenosovýchrádiostaníc sa zväčšuje s vyžarovacím odporom antény, ktorý stúpa s ich dĺžkou a znižuje saväzbou medzi rádiostanicou s anténou a ľudským telom.Meranie vplyvu vlastností ľudského tela na sústavy sú komplikované, ale podarilo sazistiť následné závislosti, ktoré znázorňujú porovnanie strát antén proti dipólu λ/2 pre antény0,1λ, 0,28λ a 0,5λ. Meranie bolo prevedené pri frekvenciách v pásme blízkom 145Mhzv obvyklých pracovných polohách.Pri stanici umiestnenej na boku operátora sú to hodnoty -17, -12, -7 a -1,5 dB.U tej istej stanice na bruchu operátora je to -11, -7, -3 a -1 d. [5]

5.5 TDA 70005.5.1 Popis ObvoduMonolitický obvod TDA 7000 je určený pre jednoduché monofónne prenosné prijímačev pásme VKV, pri ktorých je dôležitý malý počet vonkajších súčiastok a nízka cena. Tentoobvod je uzatvorený v púzdre DIL 18.Obr.č 5.5. Púzdro integrovaného obvodu TDA 7000Obsahuje:- vstupný vf obvod- zmiešavač s miestnym oscilátorom- obvod fázového závesu s mf kmitočtom 70KHz. Ďalej obsahuje- mf zosilňovač,- mf obmedzovač,- fázový demodulátor- potlačovač šumu. Ten môže byť vyradený z činnosti prúdom 20 mA privedeným navývod 1.

Jediným vonkajším obvodom, ktorý vyžaduje nastavenie je rezonančný obvod tvorenývzduchovou cievkou a premennou kapacitou. Obvod spoľahlivo funguje už od napájaciehonapätia 2.7 V. Pri napájaní 4.5V má odber 8mA.5.5.2 Princíp spracovania signálu v TDA 7000Vstupný signál prichádza cez vonkajší jednookruhový vstupný obvod na dvojitývyvážený zmiešavač a tam sa mení na medzifrekvenčný signál s frekvenciou 70 kHz. Ten jepotom zosilňovaný v samo obmedzujúcom mf zosilňovači. Nízka mf frekvencia má veľkúvýhodu v tom, že umožňuje nahradiť obvykle používané náročné mf filtre 10,7 MHzintegrovanými dolnými priepustami RC, s krajnými frekvenciami asi 100 kHz. Oproti tomuvšak nedovoľuje spracovávať signál FM s normovaným Maximálnym zdvihom ± 75kHz.Preto je v prijímači vytvorená slučka fázového závesu, ktorá redukuje zdvih asi päť krát, tj. nahodnotu ±15kHz.Mf signál je demodulovaný koincidenčným demodulátorom. Výstup demodulátoru jezosilňený, filtrovaný dolnou priepusťou a privádzaný na nf výstup obvodu. Demodulovanýsignál je však taktiež privádzaný k oscilátoru VCO, ktorý generuje heterodynný signál prezmiešavač. Oscilátor je ním prostredníctvom varikapu neprestajne dolaďovaný a tým sauskutočňuje požadovaná kompresia frekvenčného zdvihu. Jednosmerná zložkademodulovaného signálu sa využíva v systéme AFC k samočinnému doladeniu oscilátoraVCO. Na demodulátor je napojený ešte korelátor, ktorého výstup poskytuje riadiace napätiepre systém tichého ladenia. [8]

5.5.3 Katalógová schéma zapojeniaObr. č. 5.5: katalógová schéma zapojenia TDA7000

6 Rozdelenie frekvenčného spektra a správa frekvencií6.1 Rozdelenie frekvenčného spektraRádiokomunikačné systémy využívajú k prenosu informácií voľné prostredie, v ktoromje informácia prenášaná od vysielača k prijímaču pomocou rádiových vĺn. Rádiovými vlnaminazývame elektromagnetické vlnenie vo frekvenčnom pásme 10kHz až 3000GHz, čo odpovedávlnovým dĺžkam v rozsahu 30 km až 0,1mm. Vzájomný vzťah medzi vlnovou dĺžkou λa kmitočtom vlny ja daný vzťahom:kde c je rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn vo volnom priestore. Pre jednoduchévýpočty, kedy uvažujeme c ≅ 3.10 8 m.s -1 sa používajú praktické vzťahy v tvare:λ =cf300λ = [m,Hz] alebof300f = [MHz,m]λZákladné rozdelenie rádiových vĺn podľa ich frekvencie a vlnovej dĺžky je stanovenéRádiokomunikačným predpisom a je uvedené v tabuľke:Číslo FrekvenciaDĺžka vlnypásma (dolná hranica mimo, (dolná hranica mimo, Názov pásma Metrické SymbolN horná hranica v pásme) horná hranica v pásme)skratkySlovenskýnázov4 3- 30kHz 100- 10km Myriametrické mam VLF Veľmi dlhé5 30- 300kHz 10-1 km Kilometrické km LF Dlhé6 300-3000kHz 1000-100m Hektometrické hm MF Stredné7 3-30 MHz 100-10m Dekametrické dam HF Krátke8 30-300 MHz 10-1m Metrické m VHF Veľmi krátke9 300-3000MHz 10-1 dm Decimetrické dm UHF Ultra krátke10 3-30 GHz 10-1 cm Centimetrické cm SHF Centimetrové11 30-300GHz 10-1 mm Milimetrické mm EHF Milimetrové12 300-3000GHz 1-01mm decimilimetrické dmm - -Tabuľka č.6.1: rozdelenie rádiových vĺn

Pre označenie jednotlivých frekvenčných pásiem sa používajú symboly, ktoré sú skratkaminasledujúcich anglických názvov:- VLF......................Very Low Frequency- LF ........................ Low Frequency- MF........................Medium Frequency- VHF......................Very High Frequency- UHF......................Ultra High Frequency- SHF..................... Super High Frequency- EHF..................... Extremly High FrequencyFrekvenčné pásmo je rozdelené do 9 pásiem, pričom číslo pásma N určuje frekvenčnýrozsah podľa vzťahu0,3,10 N HZ ↔ 3,10 N HzUvedené rozdelenie frekvenčného spektra sa vyznačuje tým, že pre každé frekvenčné pásmosú rozdielne fyzikálne podmienky šírenia rádiových vĺn. Z toho potom vyplýva aj účelvyužitia príslušného pásma.V pásme veľmi dlhých a dlhých vĺn sa rádiové vlny šíria s malým útlmom a na veľkévzdialenosti od vysielača. Pomocou vysielača s relatívne malým vyžiareným výkonom jemožné pokryť pomerne veľké územie. Nevýhodou týchto pásiem je celkovo malý početrádiových kanálov, vysoká úroveň priemyslového a atmosférického rušenia a nutnosť použitiarozmerných antén. Preto boli tieto pásma pridelené námorným a rádio navigačným službám.V pásme stredných vĺn sa najviac prejavuje rozdiel medzi šírením povrchovou (prízemnou)priestorovou vlnou. Povrchová vlna sa šíri popri zemskom povrchu a vo výške porovnateľnous dĺžkou vlny a je zemským povrchom tlmená. V dobe od východu po západu slnka sa rádiovévlny v strednom pásme šíria len povrchovou vlnou a to do vzdialenosti asi 100km od vysielača.Priestorová vlna je v tejto dobe celkom pohltená spodnou vrstvou ionosféry. V noci, keďspodná vrstva ionosféry úplne zmizne, sa priestorová vlna od ionosféry odráža a dopadá nazemský povrch. Dĺžka jej dráhy je väčšia ako dráhy povrchovej vlny, naviac sa s časom mení,takže do miesta príjmu prichádza s časovým oneskorením. Na vstupe prijímača sa vektorovo

sčítajú, čo má za následok kolísanie vstupného signálu, tzv. únik. Aj napriek uvedenejnevýhode je toto pásmo vyhradené pre rozhlasovú službu s amplitúdovou moduláciou.V pásme krátkych vĺn sa rádiové vlny šíria niekoľkonásobným odrazom od ionosférya zemského povrchu, v závislosti na kmitočte a hustoty ionosféry. Hustota ionosféry závisí naintenzite žiarenia dopadajúceho z kozmu na vonkajšiu časť atmosféry a mení sa podľa dennejdoby, ročného obdobia a fáze jedenásťročného cyklu slnečnej činnosti. Závislosť na kmitočtesa prejavuje tak, že vlny s príliš nízkymi kmitočtami sa v ionosfére tlmia , pokiaľ čo vlnys príliš vysokým kmitočtom prepúšťa ionosféra do volného priestoru. Len vlny z úzkym pásomstredných kmitočtov sa od ionosféry odrážajú a môžu po niekoľkonásobných odrazochumožniť prakticky s ľubovolným miestom na Zemi. S jedným odrazom od ionosféry je možnéuskutočniť spojenie na vzdialenosť asi 4000km. Toto pásmo je určené na spojenie na veľkévzdialenosti. V dobe, keď nebolo možné komunikovať pomocou družicových systémov,poskytovalo pásmo krátkych vĺn ako jediné spojenie s námornými loďami a so zaoceánskymikontinentmi.V pásme veľmi krátkych vĺn sa rádiové vlny šíria do vzdialenosti rádiového horizontu tzv.priamou vlnou. Rádiový horizont je vo väčšej vzdialenosti ako optický horizont, pretože vlnysa okolo zemského povrchu čiastočne ohýbajú. Len na spodnom okraji pásma sa môžu zaurčitých podmienok šíriť vlny i odrazom od ionosféry. Teplotné zmeny prostredia majú vplyvna zmenu dielektrickej konštanty, čo má za následok ohyb elektromagnetickej vlny buďsmerom nahor, alebo smerom dole. Pásmo veľmi krátkych vĺn je určené pre rozhlasovévysielanie s frekvenčnou moduláciou, televízne vysielanie a ďalšie služby.V pásme ultrakrátkych vĺn sa rádiové vlny šíria tiež priamou vlnou do vzdialenostirádiového horizontu, ale šírenie je výrazne ovplyvnené častými odrazmi od prekážok, ktorýchrozmery sú rovnaké s dĺžkou vlny. Obzvlášť v mestskej zástavbe musí byť miesto vysielaniavolené s ohľadom na danú skutočnosť. Pásmo ultrakrátkych vĺn je určené pre televíznevysielanie, letecké systémy, družicové námorné systémy a v posledných rokoch je pásmovyužívané aj mobilnými operátormi. [1]

6.2 Špecifické výrazy z oblasti správy frekvenciíNárodná frekvenčná tabuľkaje základným dokumentom z hľadiska využívania frekvenčného spektra a prideľovaniafrekvencií v Slovenskej republike. Týka sa frekvencií od 9 kHz do 1000 GHz.PRIDELENIE - ALLOCATIONPridelenie frekvenčného pásma (frekvencie) službe (službám) na medzinárodnej úrovni.Ide o formálne pridelenie pásma (frekvencie), ktoré bude za špecifikovaných podmienokvyužívané službou (službami) na prislúchajúce účely. Táto kategória pridelenia je obvyklevýsledkom medzinárodných konzultácií v rámci ITU. Rozhoduje o ňom príslušná svetovákonferencia. Výsledkom pridelenia je zápis do Tabuľky frekvenčných pridelení (ďalejTabuľka) uvedenej v 8.kapitole Rádiokomunikačného poriadku (ďalej RR8).VYHRADENIE - ALLOTMENTVyhradenie frekvencie (frekvenčného kanálu) službe (službám) v súlade s dohodnutýmplánom, prijatým na príslušnej konferencii. Ide o vyhradenie frekvencie (frekvenčného kanálu),ktorá bude využívaná službou (službami) v jednej alebo viacerých určených krajinách prípadnegeografických regiónoch za špecifikovaných podmienok. Táto kategória pridelenia je obvyklevýsledkom regionálneho alebo národného frekvenčného plánovania pre rádiové služby.PRÍDEL - ASSIGNMENTPrídel frekvencie (frekvenčného kanálu), ktorý za určených podmienok oprávňujeužívateľa (rádiovú stanicu) používať danú frekvenciu (frekvenčný kanál). Prídel sa uskutočňujena národnej, príp. lokálnej úrovni, udeľuje ho príslušná administratíva a obyčajne bývadokumentovaný licenciou.

PRÍPUSTNÉ RUŠENIE - PERMISSIBLE INTERFERENCEPozorované alebo predpokladané rušenie, ktoré je v súlade s požiadavkami na intenziturušenia a kritériami zdieľania v zmysle RR alebo odporúčaní ITU alebo v zmysle osobitnýchdohovorov.AKCEPTOVANÉ RUŠENIE - ACCEPTED INTERFERENCERušenie s vyššou úrovňou ako bolo definované pre prípustné rušenie a ktoré boloodsúhlasené medzi dvomi alebo viacerými administráciami bez spôsobenia ujmy inýmadministráciám.ŠKODLIVÉ RUŠENIE - HARMFUL INTERFERENCERušenie, ktoré ohrozuje fungovanie rádionavigačnej služby alebo iných bezpečnostnýchslužieb, alebo vážne znižuje, znemožňuje alebo opätovne prerušuje radiokomunikačné službypracujúce v súlade s RR.PREDNOSTNÁ SLUŽBA - PRIMARY SERVICESlužby v NTFS označované veľkým tlačeným písmom, napr. PEVNÁ, sú v kategóriiprednostná služba.POVOLENÁ SLUŽBA - PERMITTED SERVICESlužby v NTFS označované veľkým tlačeným písmom v šikmých zátvorkách, napr./POHYBLIVÁ/, sú v kategórii povolená služba. Prednostná a povolená služba pracujú naprincípe rovnocennosti, avšak pri príprave frekvenčných plánov má prednostná služba, vovzťahu k povolenej, prioritu vo voľbe frekvencie.PODRUŽNÁ SLUŽBA - SECONDARY SERVICESlužby v NTFS označované obyčajným písmom, napr. Rádionavigácia, sú v kategóriipodružná služba. [6]

6.3 Rozdelenie frekvenčného pásma SR v rozsahu 75,2MHz-410MHzFrekvenčný rozsah pridelenia v SR Využitia SR75,2 - 87,5 MHz POHYBLIVÁ PMR/PAMR87,5 - 100 MHz ROZHLASOVÁ FM rozhlas analógový100 - 108 MHz ROZHLASOVÁ FM rozhlas analógový108 - 117,975 MHz LETECKÁILSRÁDIONAVIGÁCIA117,975 - 137 MHz LETECKÁLetecká komunikáciaPOHYBLIVÁ137 - 138 MHz LETECKÁObranné systémyPOHYBLIVÁ138 - 143,6 MHz LETECKÁObranné systémyPOHYBLIVÁ143,6 - 143,65 MHz LETECKÁObranné systémyPOHYBLIVÁ143,65 - 144 MHz LETECKÁObranné systémyPOHYBLIVÁ144 - 146 MHz AMATÉRSKA Amatérska družicová146 - 148 MHz PEVNÁ Telemetria148 - 149,9 MHz POHYBLIVÁ Bezšnúrové mikrofóny149,9 - 150,05 MHz DRUŽICOVÁRÁDIONAVIGÁCIA150,05 - 153 MHz POHYBLIVÁ PMR/PAMR153 - 153,5625 MHz POHYBLIVÁ PMR/PAMR153,5625 - 154 MHz POHYBLIVÁ Obranné systémy154 - 155,5125 MHz POHYBLIVÁ Obranné systémy155,5125 - 156 MHz POHYBLIVÁ PMR/PAMR156 - 156,8375 MHz POHYBLIVÁ Komunikácia na vnútrozemskýchvodných cestách156,8375 - 158,3875 PohybliváPMR/PAMRMHz174 - 223 MHz ROZHLASOVÁ DVB-T, T-DAB, TV analógová)223 - 230 MHz ROZHLASOVÁ TV analógová (pozemská)230 - 235 MHz LETECKÁPOHYBLIVÁ235 - 260 MHz PEVNÁ Bod-bod260 - 300 MHz LETECKÁObranné systémyPOHYBLIVÁ300 - 315 MHz LETECKÁObranné systémyPOHYBLIVÁ400,15 - 405 MHz DRUŽICOVÁMETEOROLOGICKÁ406 - 406,1 MHz DRUŽICOVÁ406,1 - 410 MHz PEVNÁ Obranné systémy

6.4 Všeobecné povolenie telekomunikačného úradu SR pre bezšnúrovémikrofónyTelekomunikačný úrad Slovenskej republiky (ďalej len úrad) ako orgán štátnej správy vtelekomunikáciách podľa § 6 ods. 1 písmeno b) zákona č. 195/2000 Z.z.. o telekomunikáciáchv znení zákona č. 308/2000 Z.z. o vysielaní a retransmisii a o zmene zákona otelekomunikáciách (ďalej len zákon o telekomunikáciách), ktorý podľa § 6 ods. 3 písm. a)zákona o telekomunikáciách vykonáva štátnu reguláciu telekomunikačných činnostíVydáva podľa § 36 druhá veta, § 12 ods. 1 písmeno b) zákona o telekomunikáciáchvšeobecné povolenie č. VPR - 04/2001na prevádzku bezšnúrových mikrofónov. Toto povolenie oprávňuje fyzické, ako aj právnickéosoby prevádzkovať bezšnúrové mikrofóny, ktoré majú parametre v súlade s týmto povolenímbez individuálneho povolenia za podmienok:Povolenie platí na území Slovenskej republiky.1. Frekvencie, maximálny výkon a šírka pásma zabraná vysielaním:frekvenciavyžiarený výkon mW Zdvih27,75 - 27,9 MHz 25 12,5 kHz36,4 - 38,5 20 50 kHz, 75 kHz149,500174,300174,700149,400 25 12,5 kHz149,475149,550863 - 865 10 75 kHz

2. Zariadenia spĺňajú podmienky ETSI (European Telecommunications StandardsInstitute) uvedené v EN 300 422.3. Zhoda technických parametrov zariadení s podmienkami podľa predchádzajúceho boduje osvedčená podľa zákona o telekomunikáciách.4. Zariadenia, ktoré pracujú na frekvenciách vymedzených týmto povolením, ktoré bolipred 1. 7. 2000 individuálne povolené, sa považujú za povolené týmto všeobecnýmpovolením, aj keď nespĺňajú niektorú z jeho podmienok. Toto ustanovenie sa uplatnívtedy, ak sa prevádzkovateľ preukáže pôvodným udeleným individuálnym povolením.5. Je zakázané:1. robiť na zariadeniach mechanické alebo elektrické zmeny,2. pripojovať k zariadeniam prídavné vf zosilňovače,3. pripojovať zariadenia k iným telekomunikačným zariadeniam.6. Zariadenia prevádzkované na základe tohto povolenia nemajú právo na ochranu predrušením inými zariadeniami oprávnenými pracovať na uvedených frekvenciách.7. Zariadenia nesmú spôsobovať rušenie prevádzky telekomunikačných zariadení, ktorémajú ochranu pred rušením zabezpečenú zákonom.8. Zariadenia podliehajú štátnemu dohľadu v telekomunikáciách. Pre tento účel jeprevádzkovateľ zariadenia povinný umožniť oprávneným orgánom prístup kzariadeniam. Nedodržanie podmienok tohto povolenia je postihnuteľné podľa zákona otelekomunikáciách.9. Ak nedodržanie stanovených parametrov nastalo v dôsledku závady na zariadení,prevádzkovateľ je povinný zariadenie vyradiť z prevádzky až do odstránenia závady.10. Prevádzkovanie vysielacích rádiových zariadení podľa tohto povolenia pri ich servise jemožné iba na základe osobitného povolenia podľa § 36 a § 37 ods. 2 písm. c) zákona otelekomunikáciach.11. Úrad môže podmienky a ustanovenia tohto povolenia meniť, doplniť, alebo povoleniezrušiť. V tom prípade stanoví podmienky pre ďalšie používanie zariadení, ktoré boliprevádzkované na základe tohto povolenia.Toto všeobecné povolenie nadobúda účinnosť 15. deň od jeho zverejnenia vo vestníkuMinisterstva dopravy pôšt a telekomunikácií. [6]

7 Praktický návrh prenosového systému7.1 VšeobecneAko som už vyššie spomínal, cieľom tejto diplomovej práce ja navrhnúť a realizovaťrádiový prenosový modul na prenos modulačného signálu a audio signálu na linkovej úrovnik digitálnej kamere. Modul ponúka možnosť prenosu dvoch kanálov naraz.Na trhu existuje veľké množstvo zariadení ponúkajúcich bezdrôtový prenos, ichnevýhoda však je v tom, že sa jedná buď o bezdrôtové mikrofóny, ktoré už majú mikrofónv sebe zabudovaný, čiže neumožňujú pripojiť viacero druhov mikrofónov, alebo o moduly naprenos audio signálov len na linkovej úrovni. Kombinácia oboch zariadení je na trhuvýnimočná a finančne veľmi nákladná. Nevýhoda komerčných zariadení je aj používanieneštandartných napájacích akumulátorov, čo pri práci v teréne vedie k potrebe vlastniťnáhradný akumulátor daného typu, čo zvyšuje náklady na použitie daného zariadenia.7.2 Stručný popis zariadeniaZariadenie sa skladá z vysielacej a prijímacej časti. Vysielacia časť je tvorená pevnoujednotkou a mobilnou jednotkou. K vysielacej časti je možné pripojiť dynamický aleboelektretový mikrofón. Je možné pripojiť taktiež zdroj audiosignálu na linkovej úrovni.Prijímacia časť je umiestnená v doku, ktorý je umiestnený na spodnej strane digitálnejvideokamery.7.3 Napájanie systémuNapájanie mobilnej vysielacej časti je riešené štvoricou nabíjateľných akumulátorovtypu AAA, čo zaručuje dlhú životnosť zariadenia bez potreby výmeny zdroja energie, nízkuhmotnosť a prevádzkové náklady . Výhodou monočlánkov typu AAA je aj ich veľkádostupnosť na trhu.Pevná stanica je napájaná pomocou transformátora jednosmerného napätia.Prijímacia stanica je napájaná pomocou nabíjateľného akumulátora.

7.4 Výber vhodnej modulácieV teoretickej časti som rozobral všetky typy analógových modulácií. Podrobnejšie somsa venoval amplitúdovej a frekvenčnej modulácii, z dôvodu, že tieto najviac vyhovujú zámeruzostaviť prenosový modul frekvenčne stabilný, odolný voči vonkajším vplyvom a taktiež čonajjednoduchšie realizovateľný. V konečnom dôsledku som sa rozhodoval medziamplitúdovou a frekvenčnou moduláciu.Frekvenčnou analýzou som zistil, že šírka pásma potrebná pre prenos informácie preFM je rovnaká, alebo väčšia ako šírka pásma potrebná pri prenose informácií pri AM. FMmodulácia je oproti AM výhodnejšia hlavne z dôvodu, že pri rovnakom výkone vysielača jemožné získať v prijímači lepší odstup signál od šumu ako pomocou AM.Pri porovnaní odstupu signál-šum pre jednotlivé modulácie pôjde o šumy vonkajšie,ktoré sa do signálu dostanú pri prenose od vysielača k prijímaču. Ak by sme chceli zvýšiťpomer signál –šum pri AM modulácii, teda výkon detekovaného signálu, máme možnosť buďzvýšiť výkon vysielača, alebo hĺbku modulácie. Vzhľadom k tomu, že hĺbka modulácie α ječíslo z intervalu 0 a1, nemôžeme zvýšiť hĺbku modulácie na viac ako 100%, tak jedinou cestouje zvýšenie výkonu vysielača, ktorý je ale tiež limitovaný. V systémoch FM je možné zvýšenieindexu frekvenčnej modulácie m f a tým zvýšenie výkonu detekovaného signálu. Naviac veľkáväčšina rušivých signálov sa prejaví na prenášané modulované nosné ako zmena ich amplitúdy,ktorá v systémoch FM nieje vôbec ako rušivý signál detekovaná.modulácie.Po uvážení daných skutočností som realizoval prenos signálu pomocou frekvenčnej

7.5 Výber vhodnej frekvencieKeďže v záujme čo najmenších nákladov v pomere s výkonom a prenosovýmivlastnosťami prenosového modulu bol ako prijímač použitý veľmi ľahko dostupný integrovanýobvod firmy Philips, TDA 7000, musel som výber frekvenčného pásma prispôsobiťmožnostiam spomínaného integrovaného obvodu. Obvod spoľahlivo pracuje v rozmedzí 1,5 až110 MHz. Frekvenčné pásmo som zvolil v okolí 110MHz.Pásmo 87,5-108 MHz je určené pre licencované rádiové AM a FM vysielanie.Pásmo frekvencií nižších ako 87,5 je rezervované pre pohyblivú rádioslužbu políciea armádnych zložiek Slovenskej republiky.Pásmo 108-117,975 MHz je určené pre civilnú leteckú navigáciu, konkrétne pre vysielaniesignálov lokalizácie a určenia polohy.Keďže dosah prenosového modulu bol prispôsobený potrebám reportážneho záznamu, jehoúčinný dosah sa pohybuje do vzdialenosti max 30 metrov.Letecké navigačné majáky vysielajú signál s oveľa väčšou intenzitou a signál iného charakteruako je nami vysielaný audio signál. V dôsledku rozdielnej intenzity a nezamenitelnosti týchtodvoch signálov nemôže dôjsť k rušeniu, alebo ovplyvneniu činnosti a spoľahlivosti zariadeníleteckej lokalizácie.

7.6 Vlastný návrh a zhotovenie rádiového modulu7.6.1Vysielacia časťPodrobná schéma zapojenia je v prílohovej časti na obr.č.1Vysielacia časť je tvorená NF časťou, ktorej úloha je zosilniť signál z mikrofónua priviesť ho do VF časti, ktorá následne signál moduluje. V nasledujúcich podkapitolách súpopísané jednotlivé bloky NF a VF časti a ich funkcie.7.6.1.1 Nízkofrekvenčná časťPôvodný zámer, realizovať NF časť pomocou komerčných integrovaných obvodov saukázal ako nevhodný. Po zhodnotení vlastností integrovaných obvodov dostupných na našomtrhu som zistil, že integrované obvody požadovaných vlastností, hlavne čo sa týka šumovýchvlastností, pracujú s napájaním 12V a viac, čo je pre realizovanie mobilnej vysielacej častinevhodné. Vysielacia časť je preto riešená pomocou diskrétnych súčiastok, ktoré spĺňajú vyššieuvedené požiadavky.Ako som už spomenul, vysielacia časť umožňuje pripojenie dynamického, ako aj elektretovéhomikrofónu na vstupný konektor. Tento je v schéme označený JP4. Jumper JP1 slúži napripojenie predpätia pri pripojení elektretového mikrofónu. Signál s mikrofónu je prenášanýcez kondenzátor C20 na emitor tranzistora T5 Toto zapojenie sa vyznačuje malou vstupnouimpedanciou a veľmi vysokou výstupnou impedanciou. Dochádza len k napäťovémuzosilneniu. Výstupné napätie je vo fáze so vstupným napätím.Pre ochranu proti premodulovaniu slúži v zapojení obvod limitera:Tranzistor T4 riadi detekovaným signálom tranzistor T5, ktorý pri prekročení úrovne tlmívstupný signál. Limiter má pre nábeh a dobeh časovú konštantu 15ms, čo je kompromisommedzi „dýchaním“ zvukového pozadia po signálovej špičke a skreslením nízkych kmitočtov.Pokiaľ je signálová špička krátka a ojedinelá, bude mať po jej odznení zosilňovač pôvodnúhodnotu. Pri ďalšom prekročení úrovne sa začne nabíjať kondenzátor C19 a obmedzí citlivosťs časovou konštantou nábehu 5ms a dobehu 50ms. Pretože regulácia napätia neprebieha súskutočné časové konštanty zhruba o tretinu kratšie a závislé na napájacom napätí. [4]Signál vedený z kolektoru tranzistora T5 je ďalej vedený do ďalšej časti zosilňovačatvoreného zapojením tranzistorov T7 a T6. Zosilnenie je približne určené pomerom rezistorov

R 22 a R19. Tento pomer môžeme upraviť pripojením, alebo odpojením rezistora R23 pomouprepínača JP3.Funkčnosť a správanie sa NF časti som odsimuloval v simulačnom programeMICROCAP, pomocou ktorého som aj určil hodnoty súčiastok.Na obrázkoch vidíme hodnoty jednsomerných pracovných bodov a frekvenčnúcharakteristiku NF zosilňovačaObr.č.7.1: simulácia jednosmerných pracovných bodov

číslo uzla Vypočítaná hodnota[V] Nameraná hodnota [V]1 3,085 3,322 0,529 0,583 5 54 2,338 2,545 2,9 3,126 1,533 1,667 1,012 1,088 0 09 2,9 3,12Tabuľka č.7.1 Namerané a vypočítané pracovné body NF častiObr č.7.2. Frekvenčná charakteristika NF zosilňovača

7.6.1.2Vysokofrekvenčná časťVysokofrekvenčná časť obvodu je tvorená paralelným rezonančným obvodompripojeným na kolektor tranzistora T1 a obvodom rezonančného zosilňovača. Zosilnený signálz mikrofónu je z nízkofrekvenčnej časti privádzaný cez kondenzátor na varikap. Pracovný bodvarikapu je určený usmerneným napätím 3V. Funkciu usmerňovača napätia plní Zennerovadióda D1 a rezistor R7. Tieto dva prvky sú v sériovom zapojení. Rezistory R4 a R5 tvoria deličnapätia pre modulačný signál privádzaný z výstupu nízko frekvenčného zosilňovača. Vhodnouvoľbou pomeru týchto rezistorov a vhodnou voľbou veľkosti kapacity kondenzátora C7môžeme ovplyvňovať frekvenčný zdvih signálu. Nevýhoda tohto zapojenia je skutočtosť, žeCoulomb/voltová charakteristika varikapu nie je lineárna, ale zakrivená. Preto je vhodnénastaviť kombináciu týchto rezistorov tak, aby sme pracovali len v úzkej oblasticharakteristiky, kde ju môžeme považovať za lineárnu.Vhodne zvolená hodnota kondenzátora C1 zabezpečuje udržanie oscilácií oscilátora.Kondenzátory C3, C24, C23 a C10 slúžia na zníženie impedancie napájacieho zdroja naminimálnu hodnotu. Impedancia jednosmerného napätie pre striedavé signály je teoretickyrovná nule.Vhodnou voľbou kapacity kondenzátorov C5 a C6 nastavujem rezonančnú frekvenciudaného paralelného rezonančného obvodu. Ich hodnotu určíme z Thomsonovho vzorca prerezonančnú frekvenciu:f1=2πLCa z tejto rovnice môžeme vyjadriť kapacitu C:1C =2πfLVysokofrekvenčný signál je ďalej vedený odbočkou z cievky 1 do obvodurezonančného zosilňovača.

Počet závitov cievky v rezonančnom obvode vypočítame pomocou určíme zo vzťahu:kde:D - priemer jadra [cm]l - dĺžka cievky [cm]L - indukčnosť cievky [µH]N - počet závitovn =(10D+ 28 l)L⎛⎜⎝12⎞D ⎟⎠2Tranzistor T8 a rezistor R8 určujú pracovný bod zosilňovača.Anténa je vedená odbočkou z cievky paralelného rezonančného obvodu.Obr. č. 7.3 Jednosmerné pracovné body VF časti

číslo uzla Vypočítaná hodnota[V] Nameraná hodnota [V]1 0 02 1,52 1,583 2,159 2,374 3 35 0 06 0 07 4,716 4,788 5,411 5,569 6 6Tabuľka č.7.2. Namerané a vypočítané pracovné body VF častiNa obrázkoch č.7.3-7.5 je vidno frekvenčnú charakteristiku rezonančného zosilňovača,simuláciu oscilácií oscilátora, zosilnenie rezonančného zosilňovača.Obr. č 7.3. Frekvenčná charakteristika rezonančného zosilňovača.

Obr.č. 7.4 Časový priebeh kmitov oscilátoraObr. č. 7.5. Zosilnenie rezonančného zosilňovača

7.6.2 Konštrukcia Prijímcieho modulu7.6.2.1 Konštrukcia Prijímcej rádiovej častiHlavnou časťou prijímača je Integrovaný obvod TDA 7000 vyvinutý firmou Philips.Monolitický integrovaný obvod TDA 7000 veľmi dobre spĺňa základné požiadavky na VKVprijímače: veľký zisk pri malom šumovom čísle, vf selektivita, stabilita a odolnosť protiprebudeniu. Spolu s niekoľkými vonkajšími súčiastkami tvorí kvalitný monofónny prijímač prefrekvenčne modulované signály.Obr.č.7.6.Bloková schéma monolitického obvodu TDA 7000Monolitický obvod TDA 7000 je určený pre jednoduché monofónne prenosné prijímačev pásmu VKV, u ktorých je dôležitý malý počet vonkajších súčiastok a nízka cena. Tentoobvod je uzatvorený v púzdre DIL 18.8mA.Obvod spoľahlivo funguje už od napájacieho napätia 2.7 V. Pri napájaní 4.5V má odber

7.6.2.2 Popis zapojenia prijímacej častiSchéma zapojenia je v prílohovej časti na obrázku č.2.Katalógové zapojenie TDA7000 som vhodne upravil na príjem 2 signálov s rozdielnoufrekvenciou.Signál je privádzaný na časť predzosilňovača signálu. Z antény je vedený na cievku L1,z ktorej je odbočkou na závite číslo 2 vedený na cievku L2. Cievka L2 je indukčne viazanás cievkou L3. Odbočkou z cievky L3 je signál vedený na bázu tranzistora T2 a z kolektora jevedený na transformátor TR1. V transformátore TR1 je signál rozdelený a privádzaný na vstupobvodu TDA7000. Tu je spracovávaný spôsobom popísaným v teoretickej časti mojej práce.Na výstupe obvodu TDA7000 je pripojený emitorový sledovač, ktorého úloha je eliminovaťvplyv kapacity vedenia na obvod DM fázy.7.6.2.3 Modul pre pripojenie externého mikrofónuSchéma zapojenia modulu pre pripojenie externého mikrofónu je v prílohovej časti naobrázku č.3Signál s mikrofónu je privádzaný na 2 stupňový predzosilovačP1LP2PMObr č.7.7 Bloková schéma modulu prijímačaK rádiovému modulu je pripojený modul pre pripojenie externého mikrofónu, tak akoznázornuje bloková schéma na obrázku č. Pomocou potenciometrov môžeme regulovať pomersignálov, ktoré potom privádzame na mikrofónový vstup(L,P) priamo do kamery.

7.6.3 Konštrukcia zariadeniaRozmiestnenie súčiastok a vedení na doske plošných spojov som navrhol na základeschémy v programe EAGLE.Vysielacia časť je realizovaná pomocou jednovrstvového plošného spoja, pričom spojevrchnej časti sú realizované drôtenými prepojkami.Obrazec vedení je v prílohovej časti na obrázku č.2Rozmiestnenie súčiastok na doske plošného spoja je v prílohovej časti na obrázku č 3Zoznam a hodnoty príslušných súčiastok sú uvedené v prílohovej časti v tabuľke č.1Prijímací modul je realizovaný ako dvojvrstvový plošný spoj.Obrazec vedení vrchnej časti je zobrazené v prílohovej časti na obr č. 6Obrazec vedení spodnej časti je zobrazené v prílohovej časti na obr č 7Rozmiestnenie súčiastok vrchnej časti je zobrazené v prílohovej časti na obr. č. 8Rozmiestnenie súčiastok spodnej časti je zobrazené v prílohovej časti na obr. č. 9Zoznam a hodnoty príslušných súčiastok sú uvedené v prílohovej časti v tabuľke. č 2Po vyleptaní plošných spojov som tieto navŕtal a osadil súčiastkami postupne podľajednotlivých častí obvodov. Následne som dané časti oživil.

ZáverCieľom predkladanej diplomovej práce bolo navrhnúť a realizovať rádiový prenosovýmodul vhodný na prenos modulačného signálu a audiosignálu na linkovej úrovni.K navrhovanému prenosovému modulu malo byť umožnené pripojenie externého mikrofónu.Diplomovú prácu som si rozdelil do dvoch ucelených celkov.V prvej časti som poukázal na teoretické znalosti potrebné k návrhu a realizáciirádiového prenosového modulu. Najskôr som sa zaoberal zákonitosťami šírenia rádiovéhosignálu a rozborom samotného signálu. Ďalej som sa venoval jednotlivým typom moduláciísignálu a možnostiam ich modulácie a demodulácie, obvodovým koncepciám rádiovýchprijímačov a nakoniec som uviedol rozdelenie frekvenčných pásiem Slovenskej Republikya odporúčania Telekomunikačného úradu pre bezdrôtové mikrofóny.V druhej časti som sa venoval samotnému návrhu a realizácii, ktorého výsledkom jerádiový prenosový modul.Snažil som sa navrhnúť prenosový modul tak, aby spĺňal požadované parametre a abysa dal zhotoviť zo súčiastok voľne dostupných na našom trhu. Taktiež som sa snažil o to, abycena súčiastok použitých pri konštrukcii a náklady na používanie systému boli čo najmenšie.Podľa návrhu som zhotovil funkčnú vzorku vysielača aj prijímača na ktorých somprakticky overil funkčnosť systému. Pri týchto praktických skúškach som najskôr odmeraljednosmerné napätia v dôležitých uzloch vysielača. Následne som vykonal test funkčnostivysielača. Z vykonaného testu vyplynulo, že frekvencia vysielača je 110,11MHz. Tútofrekvenciu je možné doladiť jadrom cievky L1. Pri kontrole činnosti som ďalej zistilfrekvenčnú nestabilitu a kolísanie výstupného výkonu vysielača. Uvedené javy by sa dalipravdepodobne odstrániť zmenou konštrukcie cievok L1 a L2 a umiestnením plošného spojado tienenej kovovej krabičky. Výsledkom testu funkčnosti je praktické overenie súčinnostimedzi vysielačom a prijímačom.

Použitá literatúra[1] Doc. Ing. Stanislav Hanus Csc. : Rádiové a mobilní komunikace Vut Brno[2] Žalud V. :Radioelektronika CVUT 1993[3] Ing. Aleš Prokeš Phd. :Rádiové přímače a vysílače Vut Brno[4] Amatérske rádio- praktická elektronika 12/2001, 1/1991[5] Jozef Daneš: Amatérska elektronika 2 Naše vojsko 1986[6] http://www.vus.sk/ntfs/sk/[7] http://www.fi.muni.cz/usr/staudek/[8] http://www.volny.cz/fufik/elektro/vkvprijimac/index.htm[9] http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/[10] www.wikipedia.sk

Čestné prehlásenieVyhlasujem, že som zadanú diplomovú prácu vypracoval samostatne, pod odborným vedenímvedúceho diplomovej práce doc Ing.Martina Vaculíka, PhD. a používal som literatúru uvedenúv práci.Súhlasím zo zapožičaním diplomovej práce.V Žiline....................... ......................................Podpis diplomanta

PoďakovanieĎakujem vedúcemu diplomovej práce doc. Ing. Martinovi Vaculíkovi, PhD za odbornévedenie, cenné rady a pripomienky pri vypracovaní diplomovej práce.

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINEElektrotechnická fakultaKatedra telekomunikáciíDIPLOMOVÁ PRÁCAPrílohová časť2006 Marek HubinskýZoznam príloh

Príloha č.1: Schéma zapojenia vysielacej častiPríloha č.2: Obrazec vedení plošného spoja vysielacej častiPríloha č.3: Rozmiestnenie súčiastok na doske plošného spoja vysielacej častiPríloha č.4: Zoznam a hodnoty príslušných súčiastok vysielacej častiPríloha č.5: Schéma zapojenia prijímacej častiPríloha č.6: Obrazec vedení vrchnej časti plošného spoja prijímacej častiPríloha č 7: Obrazec vedení spodnej časti plošného spoja prijímacej častiPríloha č.8: Rozmiestnenie súčiastok na vrchnej strane prijímacej častiPríloha č 9:.Rozmiestnenie súčiastok na spodnej strane prijímacej častiPríloha č.10: Zoznam a hodnoty príslušných súčiastok prijímacej časti

Príloha č.1: Schéma zapojenia vysielacej časti

Príloha č.2: Obrazec vedení plošného spoja vysielacej časti

Príloha č.3: Rozmiestnenie súčiastok na doske plošného spoja vysielacej časti

Príloha č.4: Zoznam a hodnoty príslušných súčiastok vysielacej častiNázovHodnota [Ω]R1 680 C6 8p2R2 3K9 C7 3p3R3 3K9 C8 12pR4 47K C9 18pR5 10K C10 10nR6 22K C11 1nR7 560 C14 100nR8 68 C15 100nR9 2K7 C16 100nR10 680 C18 470uR11 150K C19 4u7R12 1M0 C20 470uR13 10M C21 470uR14 100K C22 100uR15 8K2 C23 47uR16 10K C24 47uR17 10K T1,T2, BF324R18 10K T3,T7 KC307R19 3K3 T4,T5,T6 KC239R20 5K6 T8 BF245R21 27K D1 ZENEROVA D./3VR22 1K0 D2 KB1056R23 150 L1 0,1 HNázov Hodnota [F] L2 0,1uHC14p7C21uC310nC45p6C510p

Príloha č.5: Schéma zapojenia prijímacej časti

Príloha č.6: Obrazec vedení vrchnej časti plošného spoja prijímacej časti

Príloha č 7: Obrazec vedení spodnej časti plošného spoja prijímacej časti

Príloha č.8: Rozmiestnenie súčiastok na vrchnej strane prijímacej časti

Príloha č 9:.Rozmiestnenie súčiastok na spodnej strane prijímacej časti

Príloha č.10: Zoznam a hodnoty príslušných súčiastok prijímacej častiNázov Hodnota [Ω] C30 10nC1 150n C31 33pC2 10n C32 22pC3 10n C33 15pC4 10n C34 12pC5 180p C35 22pC6 3.3n C36 100nC7 330p C37 100nC8 3.3n C38 10nC9 150p C39 10nC10 100n C40 100nC11 330p C41 10uC12 220p C42 10uC13 10u C43 10uC14 10n C44 4.7uC15 10n C45 22uC16 100n Názov Hodnota [Ω]C17 10n R1 100kC18 10n R2 220kC19 150n R3 100C20 180p R4 56kC21 3,3n R5 5.6kC22 330p R6 3.3kC23 3,3n R7 1.6kC24 150p R8 47kC25 10u R9 560C26 330p R10 300C27 220p R11 300C28 10n R12 12kC29 10n R13 22kNázov Typ Názov Hodnota [H]T1 BF199 L1 56hT2 BF199 L2 10uT3 BC307 L3 56uT4 BC237 L4 10uD1 LD260 L5,L6,L7 5 závitov na 5mmTR15z/prim 5z/sek