Cursul 1 PRINCIPII ALE COMUNICAŢIILOR IN RADIODIFUZIUNE Cuprins 1.1 Legaturi si servicii de radiocomunicatii 1.2 Domenii de frecvenţă utilizate în radiodifuziune 1.3 Funcţii ale elementelor sistemelor de radiocomunicaţii 1.4 Parametri de emisie in radiodifuziune Introducere Obiective Radiodifuziunea, în sensul precizărilor ETSI (European Telecommunication Standards Institute) cu privire la definirea termenului broadcasting service, reprezintă serviciul de radiocomunicaţii în care transmisiunile sunt destinate pentru recepţia de către publicul obişnuit. Sunt incluse în transmisiunile de radiodifuziune transmisia radio (pentru sunet) şi transmisia de televiziune (pentru sunet şi imagine). Dupa parcurgerea acesteie unitati de invatare studentii vor fi in masura: Sa deseneze schema unei legaturi de radiodifuziune Sa scrie limitele domeniilor de frecventa ale serviciilor de radiodifuziune Sa scrie relatiile de conversie frecventa - lungime de unda Sa explice functiile elementelor unui sistem de radiodifuziune Sa defineasca parametri caracteristici ai comunicatiilor de radiodifuziune Timpul mediu de studiu Timpul mediu de studiu individual este de 2 ore 1.1. Legături si servicii de radiodifuziune Serviciul de radiofuziune, potrivit reglementarilor in radiocomunicații, reprezintă un serviciu de radiocomunicaţii în care transmisiunile sunt destinate recepţiei directe de către marele public. Acest serviciu include transmisiunile sonore (radiofonice), de televiziune sau alte genuri de transmisiuni. Page 1
Radiocomunicaţiile, în sens larg, studiază procesele de transmitere a informaţiilor prin unde radio. Din acest punct de vedere problematica radiocomunicaţiilor poate fi structurată astfel: a) captarea informaţiilor de natură sonoră şi / sau vizuală şi transformarea acestora în semnale electrice; b) prelucrarea şi transmiterea la distanţă a semnalelor electrice purtătoare de informaţii; c) recepţia semnalelor electrice şi extragerea din acestea a informaţiilor. Transmiterea informațiilor prin unde electromagnetice prezinta urmatoarele avantaje: informaţia, element fundamental în diferite domenii, se transmite fără a avea nevoie de un canal fizic (suport material), deci este economică; posibilitatea de a transmite informaţia simultan la mai mulţi beneficiari (utilizatori); transmiterea informaţiei simultan la un număr arbitrar de receptoare de la un loc emiţător se numeşte difuziune; posibilitatea transmiterii simultane a mai multor informaţii (sunet, imagine, etc.); rază de acţiune foarte mare, între puncte fixe sau mobile. Transmiterea şi recepţia la distanţă a unor sunete, date, sau imagini cu ajutorul undelor electromagnetice reprezintă legăturile radio sau radiocomunicaţiile în general. Un sistem de radiocomunicaţii pentru radio sau pentru televiziune, deci pentru servicii de radiodifuziune, poate fi definit ca un complex de echipamente legate între ele prin funcţiuni specifice, realizat în scopul stabilirii şi menţinerii unui anumit tip de legături la distanţă prin unde radio. Sistemul de radiodifuziune este alcătuit dintr-un emiţător şi unul sau mai multe receptoare (fig.1.1), în compunerea cărora se află următoarele blocuri funcţionale principale: 1 dispozitiv de intrare; 2 instalaţia de emisie; 3 antena de emisie; 4 antena de recepţie; 5 instalaţia de recepţie; 6 dispozitiv de ieşire. Emiţătorul asigură captarea informaţiilor de natură auditivă sau /şi vizuală pe care le transformă în semnale electrice prin intermediul dispozitivului de intrare. În instalaţia de emisie se realizează codificarea informaţiei, suprapunerea acesteia pe semnalul purtător prin procesul de modulare şi se asigură prin amplificare energia necesară propagării semnalelor prin unde electromagnetice care sunt radiate de antena de emisie.. Page 2
Receptorul captează undele electromagnetice cu ajutorul antenei de recepţie, selectează semnalele electrice din canalul ce conţine informaţiile utile, le amplifică şi le decodifică, apoi prin demodulare extrage semnalul de informaţie pe care îl converteşte în semnal sonor sau vizual, cu ajutorul dispozitivului de ieşire (difuzor, tub catodic, etc.). Legăturile radio, care se stabilesc între corespondenţi, pot funcţiona numai într-un singur sens, de la emiţător la receptor, aşa cum este reprezentat în figura 1.1 sau în ambele sensuri, dacă fiecare corespondent dispune atât de emiţător cât şi de receptor. Comunicaţiile prin unde radio, care se desfăşoară într-un singur sens sunt caracteristice transmisiilor de radiodifuziune şi de televiziune, prin care se transmit informaţii destinate marelui public. În aceste situaţii se foloseşte un singur emiţător şi mai multe receptoare dispuse în teritoriu la distanţe şi direcţii diferite. 3 Unde radio 4 1 2 Emiţător Mediu de propagare 5 6 Receptor Fig.1.1. Schema unei legături de radiodifuziune După sensul în care se efectuează comunicaţiile acestea pot fi: direcţionale; omnidirecţionale. Radiocomunicaţii direcţionale sunt legăturile în care transmisia undelor electromagnetice între punctul emisie şi cel de recepţie se realizează pe direcţii bine determinate, folosind antene directive şi staţii intermediare de recepţie emisie denumite staţii de retranslaţie sau relee (fig.1.2.). 1 2 3 4 Fig.1.2. Schema unei radiocomunicaţii direcţionale 1 şi 4 staţii terminale; 2 şi 3 staţii intermediare Page 3
Radiocomunicaţiile omnidirecţionale sunt legăturile curent utilizate în transmisiile de radiodifuziune, situaţie în care de la punctul de emisie undele electromagnetice sunt radiate cu aceeaşi intensitate în toate direcţiile. În acest caz sunt utilizate antene omnidirecţionale, iar în funcţie de distanţa şi domeniul ce trebuie acoperit în cadrul transmisiei pot fi utilizate şi staţii de retranslaţie. În funcţie de tipul informaţiei transmise, radiocomunicaţiile pot fi: pentru transmitere de sunet (vorbire, muzică) prin telefonie, radiodifuziune, în care informaţia se captează şi se redă prin traductoare electroacustice (microfoane şi difuzoare); pentru transmitere de text prin telegrafie, teletext; pentru transmitere de imagini fixe prin telefax, videotext; pentru transmitere de imagini mobile prin televiziune; pentru transmitere de date în sisteme teleinformatice. Sistemul de comunicaţii cuprinde ansamblul mijloacelor tehnice al instalaţiilor de emisie şi de recepţie pentru realizarea legăturilor între sursă şi destinaţie. În cazul transmisiilor analogice mărimea fizică corespunzatoare informaţie modifică parametri semnalului purtator (amplitudine, frecvenţă, fază) proporţional cu legea de variaţie a semnalului de informaţie. Spre deosebire de acestea, comunicaţiile digitale transmit informaţia după ce aceasta a fost convertita în semnal digital (numeric) care la apoi asigura modularea (codificarea) unei purtătoare de radiofrecvență. În sistemele de radiocomunicaţii sunt necesare blocuri funcţionale care să asigure la emisie: prelucrarea informaţiilor de la sursa de informaţie, transformarea acestora în unde electromagnetice şi emiterea lor în spaţiu, iar la recepţie refacerea informaţiei iniţiale. În acest scop sistemele de radiocomunicaţii conţin: antene de emisie şi recepţie; oscilatoare pentru generarea frecvenţelor de lucru; modulatoare pentru introducerea semnalului de informaţie pe semnalul purtător; filtre pentru introducerea sau extragerea numai a anumitor componente a semnalului de informaţie; blocuri de multiplexare atunci când se urmăreşte introducerea a mai multor semnale de intrare pe acelaşi semnal purtător; demodulatoare pentru extragerea informaţiei din semnalul purtător; amplificatoare pentru mărirea puterii semnalelor; circuite de conversie analog-digitale şi digital-analogice în cazul transmisiilor digitale. Pentru transmiterea semnalelor vocale (vorbire, muzică) acestea se aplică unui traductor acustoelectric (microfon) care le transformă în semnale de audiofrecvenţă în domeniul 30 20000 Hz. Aceste semnale se amplifică, se Page 4
filtrează o parte din spectru de frecvenţe, apoi se aplică modulatorului (codate sau nu) care le suprapune pe semnalul purtător. Oscilaţia de radiofrecvenţă (semnalul purtător) modulată se amplifică şi apoi semnalul rezultat, după amplificarea finală, se aplică antenei de emisie. În figura 1.3 se prezintă schema bloc a unui sistem de radiocomunicaţii (canal radio) format din instalaţia de emisie (sus) şi din partea de recepţie (jos). Instalaţia de emisie asigură transmiterea semnalului de informaţie, preluat de la sursa de informaţie, prin intermediul undelor electromagnetice transmise de antena de emisie. Conţine următoarele blocuri funcţionale: - Bloc de conversie a informaţiei transformă informaţia în semnale electrice prin intermediul unui traductor (de sunet, de imagine, etc.) şi adaptează semnalele electrice la valoarea impusă de blocul de codare; - Codor (bloc de codare) acest bloc, care se utilizează numai la transmisiile codificate (sunete, imagini, date, etc.), transformă, pe baza unui algoritm de corespondenţă, semnalele electrice de informaţie în alte semnale electrice analogice sau în semnale digitale; - Modulatorul asigură suprapunerea informaţiei din domeniul audio sau video pe oscilaţia de radiofrecvenţă; - Generatorul de RF asigură generarea şi amplificarea oscilaţiilor de radiofrecvenţă (frecvenţa purtătoare) la un nivel suficient pentru transferul lor în antenă; - Antena de emisie transformă curenţii de radiofrecvenţă în unde electromagnetice. Sursa de informaţie Instalaţia de emisie Bloc de conversie Codor Modulator Generator de RF Antenă de emisie Unde radio Antenă de recepţie Circuit de intrare Instalaţia de recepţie Amplificator selectiv Detector Decodor Amplificator Bloc de conversie Fig. 1.3. Schema bloc a unui sistem de radiocomunicaţii Page 5
Canalul de transmisie asigură propagarea undelor electromagnetice care conţin informaţia de la sursă la destinatar. În cazul radiocomunicaţiilor canalul de transmisie îl constituie atmosfera terestră (eterul). Pe acest canal alături de semnalul util se suprapun semnale parazite (perturbaţii de natură electromagnetică, zgomote). Instalaţia de recepţie extrage din canalul de transmisie semnalul de recepţie dorit şi asigură reconstituirea acestuia. Conţine următoarele blocuri funcţionale: - Antenă de recepţie - captează undele radio şi le transformă în curenţi de radiofrecvenţă; - Circuit de intrare asigură alegerea semnalelor corespunzătoare postului căutat; - Amplificator selectiv amplifică semnalul de radiofrecvenţă (RF) care conţine semnalul util; - Detector (demodulator) extrage semnalul util (sunet, imagine sau date) din semnalul de radiofrecvenţă; - Decodor decodifică semnalul, în cazul în care acesta a fost codificat la transmisie, folosind procedura de reconstituire a informaţiei; - Amplificatorul măreşte semnalele electrice purtătoare de informaţii pentru a putea fi prelucrate de către dispozitivele finale de conversie; - Bloc de conversie - transformă semnale electrice în informaţii finale prin intermediul unui traductor (difuzor, căşti, tub catodic, etc.). În stabilirea legăturii de radiocomunicaţii dintre instalaţia de emisie şi instalaţia de recepţie se folosesc undele radio, care sunt unde electromagnetice ce se propagă cu viteza luminii, în mediul de propagare pot suferi fenomene de difracţie şi de reflexie caracteristice luminii, ca urmare a influenţei reliefului de pe direcţia de propagare. Unda electromagnetică se caracterizează prin componentele de câmp, inseparabile şi perpendiculare între ele: câmpul electric E -, şi câmpul magnetic H. Unda electromagnetică se propagă după o direcţie perpendiculară pe planul determinat de componentele de câmp magnetic şi câmp electric şi este caracterizată prin lungime de undă (λ), perioadă de repetiţie (T) şi frecvenţă (f). Conversia lungime de undă-frecvenţă constă în transformare lungimii de undă a undelor radio folosite în radiocomunicaţii în frecvenţă [2]. Lungimea de undă - λ -, reprezintă spaţiul parcurs de unda electromagnetică în decurs de o perioadă T si se determină cu relaţia: λ =c T unde: c - viteza luminii (3x10 8 m/s) T = 1/f f frecvenţa ; (1.1) Relaţia de legătură dintre lungimea de undă şi frecvenţa de propagare a undei electromagnetice poartă denumirea de ecuaţia de conversie lungime de undă-frecvenţă [1]. Aceasta poate fi scrisă sub una din relaţiile: Page 6
λ = c f sau f = c λ (1.2) Pentru efectuarea conversiei lungime de undă-frecvenţă şi frecvenţălungime de undă, se are în vedere sistemul de unităţi de măsură. În practică se folosesc relaţiile: λ [ ] = λ [ m] = [ cm] f [ Hz] f [ MHz] m 300000 300 30 λ = (1.3) f [ GHz] Conversia lungime de undă-frecvenţă poate fi realizată şi cu ajutorul diagramei de conversie (fig.1.4.), în care prin utilizarea adecvată a factorului de multiplicare prezentat în tabelul alăturat diagramei, este acoperit spectrul undelor electromagnetice cuprins între 0,03 MHz 300GHz, respectiv 10Km 1 mm. Undele electromagnetice fac parte din categoria radiaţiilor electromagnetice in care sunt incluse: Radiaţiile in infraroşu, având lungimea de undă λ = 0,04 cm 0,00007cm; Radiaţiile luminoase, având lungimea de undă λ = 7000 A 0 40000A 0 (A 0 este unitatea de măsură denumită angstron, 1 A 0 = 10-8 cm) ; Radiaţiile in ultraviolet, având lungimea de undă λ = 4000 A 0 120 A 0 ; Razele X, având lungimea de undă λ = 120 A 0 0,06 A 0 ; Razele gama, având lungimea de undă λ = 1,4 A 0 0,01A 0 ; Radiaţiile cosmice, având lungimea de undă de aproximativ 0,0001 A 0. Exemplu: Să se determine frecvenţa de emisie a unei staţii care lucrează pe lungimea de undă de 351 m. Rezolvare: Cu relaţia (1.2) se determină frecvenţa corespunzătoare de emisie a staţiei. [ km / s] [ m] v 300000 f [ khz] = = = 854, 70kHz λ 351 Această valoare a frecvenţei corespunde comunicațiilor radio din domeniului undelor medii. Page 7
Aplicarea relaţiei de conversie permite determinarea domeniului lungimilor de undă corespunzător domeniului de frecvenţe din tabelul 1.2. (ultima coloană). Tabelul 1.1. Factori de multiplicare f [MHz] 30 20 10 5 3 10 20 30 50 100 λ [m] Frecvenţe [MHz] Multiplică f cu 0,03-0,3 0,01 100 0,3-3 0,1 10 3-30 1 1 30-300 10 0,1 300-3000 100 0,01 3000-30000 1000 0,001 30000-300000 Multiplică λ cu 10000 0,0001 Fig. 1.4. Diagrama de conversie lungime de undă-frecvenţă şi tabelul factorilor de multiplicare 1.2. Domenii de frecvenţă utilizate în radiodifuziune Pentru o bună exploatare, fără interferenţe sau suprapuneri ale utilizatorilor de frecvenţe din spectrul radio, s-a recurs la împărţirea acestuia în benzi de frecvenţă. Uniunea Internaţională a Telecomunicaţiilor este organismul specializat al O.N.U., care coordonează activitatea în domeniul radiocomunicaţiilor, stabileşte reglementările privind utilizarea frecvenţelor de comunicaţii din spectrul radio. Potrivit articolului nr.2 din Regulamentul radiocomunicaţiilor, spectrul de frecvenţe radio a fost împărţit în 9 benzi de frecvenţe prezentate în tabelul 1.2. În acest tabel coloana corespunzătoare domeniului lungimilor de undă λ [m] se va completa de către studenţi după calculul efectuat cu una din relaţiile (1.3). Frecvenţele radio sunt atribuite în raport cu serviciul de radiocomunicaţie şi poziţia acestuia pe globul pământesc. Potrivit Regulamentului radiocomunicaţiilor globul pământesc a fost împărţit în trei Regiuni de utilizare a frecvenţelor radio. Având în vedere caracteristicile de propagare a undelor electromagnetice pe diferite lungimi de undă, acestea se pot redistribui după anumite distanţe (zone). România face parte din Regiunea 1, care cuprinde în principal Islanda, o serie de insule din bazinul oceanului Atlantic fără să se depăşească meridianul 50 0 vest, Europa, Africa, Orientul Mijlociu cu excepţia Iranului, Turcia, Asia şi Mongolia. Page 8
Serviciul de radiocomunicaţii implică o transmisie radio, înţelegându-se prin aceasta, emisia sau/şi recepţia undelor radio pentru nevoi specifice telecomunicaţiilor. Regulamentul radiocomunicaţiilor stabileşte titulatura şi specificul serviciilor de radiocomunicaţii. Din cele 37 de servicii de radiocomunicaţii exemplificam următoarele servicii [1]: 1. Serviciu fix: serviciu de radiocomunicaţii între două puncte fixe determinate. 2. Serviciu fix prin satelit: serviciu de radiocomunicaţii între staţii de sol amplasate în puncte fixe determinate, folosind unul sau mai mulţi sateliţi; serviciul poate include uneori legături intersatelit, precum şi legăturile de conexiuni pentru alte servicii de radiocomunicaţii spaţiale. 3. Serviciu mobil: serviciu de radiocomunicaţii între staţii mobile şi terestre sau între staţii mobile. Nr. Ban da Simbol Tabelul 1.2. Benzile de frecvenţă ale spectrului radio Abrevi Domeniul Subdiviziunea erea frecvenţelor metrică metrică 4 VLF 3-30 khz Unde miriametrice B. Mam * 5 LF 30-300 khz Unde kilometrice B. km * 6 MF 300-3000 khz Unde hectometrice B. hm * 7 HF 3-30 MHz Unde decametrice B. dam * 8 VHF 30-300 MHz Unde metrice B. m * 9 UHF 300-3000 MHz Unde decimetrice B. dm * 10 SHF 3-30 GHz Unde centimetrice B. cm * 11 EHF 30-300 GHz Unde milimetrice B. mm * 12-300-3000 GHz U. decimilimetrice B. dmm * *Calculati limitele domeniului folosind relatia de conversie 1.3 Domeniul lungimilor de undă λ [m] Serviciu de radiodifuziune: serviciu de radiocomunicaţii în care transmisiunile sunt destinate recepţiei directe de către marele public; Acest serviciu include transmisiunile sonore (radiofonice), de televiziune sau alte genuri de transmisiuni. 4. Serviciu de radiodifuziune prin satelit: serviciu de radiocomunicaţii în care semnalele transmise prin staţiile spaţiale sunt destinate recepţiei directe de către marele public. Prin recepţie directă se înţelege recepţia individuală şi cea colectivă. 5. Serviciu de radioreperaj: serviciu de radiocomunicaţii în scopuri de radioreperaj. 6. Serviciu meteorologic prin satelit 7. Serviciu de amator: serviciu de radiocomunicaţii având ca obiect instruirea individuală, intercomunicaţia şi studii tehnice efectuate de către radioamatori, adică de persoane autorizate legal, interesate în radiotehnică pentru scopuri strict personale şi fără alte interese pecuniare. Page 9
8. Serviciu de securitate: orice serviciu de radiocomunicaţii cu funcţionare permanentă sau temporară pentru a asigura salvarea vieţilor omeneşti şi a bunurilor materiale. Serviciului de radiodifuziune îi sunt atribuite anumite domenii de frecvență pentru transmisiile sale anlogice și digitale. In tabelul 1.2 sunt specificate aceste domenii atât pentru transmisiile de radio cât pentru transmisiile de televiziune. Nr. Banda si Simbol Tabelul 1.2. Domeniile de frecvență atribuite serviciului de radiodifuziune Pentru Radio Pentru Televiziune Unde Ana Digi Ana Banda log tal log 4 - VLF - - - - - 5 - LF UL - - - - 6 - MF UM - - - - 7 HF US - - - - 8 - VHF UUS Low (68-87)MHz UUS-High (87-108)MHz B III I (47-68)MHz III (174-230)MHz Banda L IV (470-606)MHz 9 - UHF - (1452-1492)MHz V (606-862)MHz 10 - SHF - - - Satelit (10-40)GHz - 1.3. Funcţii ale elementelor sistemelor de radiocomunicaţii Un sistem de radiocomunicaţii este format dintr-o instalaţie de emisie şi una sau mai multe instalaţii de recepţie. Blocurile electronice din structura instalaţiei de emisie realizează funcţii de prelucrare a semnalului electric sau neelectric de intrare pentru a facilita transmiterea la distanţă a informaţiei conţinută de acest semnal. Pentru transmisiile de sunet, în prima fază are loc transformarea acestuia în semnal electric prin intermediul unui traductor acustoelectric (microfon). Semnalul de microfon, dependent de presiunea sonoră aplicată, se aplică unui lanţ de amplificare (amplificator de audiofrecvenţă) şi rezultă o tensiune electrică variabilă ce constituie purtătoarea de informaţie. Spectrul de frecvenţă al semnalului se situează în banda de audiofrecvenţă (f = 30Hz 20kHz, λ=10 4 km 15.10 3 km), adică de ordinul miilor de kilometri. Transmiterea directă a unui asemenea semnal este practic imposibil, deoarece dimensiunile fizice ale unei antene sunt comparabile cu lungimea de undă a semnalului radiat, ceea ce în cazul sus menţionat antena ar avea mărimea de ordinul km. În transmisia digitală (de exemplu în transmisia GSM) semnalul acustic este digitalizat de către vocoder sau COdor DECodor (CODEC). Pentru transmisiile de imagini prelucrarea semnalelor de culoare şi luminanţă este mai complexă, fiind necesare şi semnale auxiliare pentru ca la Digi tal Page 10
recepţie să se poată reface imaginea statică sau secvenţial, cadru cu cadru imaginea dinamică. Elementele componente ale sistemului de radiocomunicaţii îndeplinesc următoarele funcţiuni: Generarea oscilaţiilor de radiofrecvenţă (semnalul RF). Oscilatoarele sunt circuite electronice capabile să genereze semnale periodice de o anumită formă (sinusoidale, dreptunghiulare, triunghiulare, etc.). În funcţie de circuitul utilizat, semnalele produse de un oscilator pot avea amplitudinea şi frecvenţa constante sau reglabile. Până în anii 70 în construcţia oscilatoarelor s-au folosit circuite de acord cu condensatoare variabile. La emiţătoare unde se impune stabilitatea ridicată a frecvenţei de lucru se foloseau aproape exclusiv oscilatoare cu rezonatoare (cu cristale) de cuarţ. Odată cu apariţia primelor circuite cu calare pe fază (PLL) acestea au început să se utilizeze tot mai mult atât în instalaţiile de emisie cât şi în instalaţiile de recepţie. Modulaţia este procesul de grefare a semnalului de informaţie pe semnalul purtător (semnalul de RF). Prin modulaţie spectrul semnalului de intrare este transformat într-o bandă de frecvenţă plasată în jurul frecvenţei purtătoare. Acest semnal având frecvenţă mult mai mare decât frecvenţa semnalului de audiofrecvenţă, se poate transmite prin unde electromagnetice prin intermediul unor instalaţii de antenă. Multiplexarea reprezintă procesul de transmitere a semnalelor de intrare de la mai multe surse pe acelaşi semnal purtător, prin construirea unui semnal modulator complex. Banda de frecvenţă care corespunde acestui semnal este mai largă decât banda fiecărui semnal de intrare luat separat. De exemplu, un semnal complex este cel de televiziune care conţine informaţii multiplexate de la mai multe surse: imagine, sunet şi sincronizare şi a cărui bandă este de (6 8) MHz. Filtrarea constă în ajustarea domeniului de variaţie a semnalelor de informaţie transmise pentru încadrarea caracteristicilor de amplitudine şi frecvenţă în anumite limite. Astfel, pentru semnalele de audiofrecvenţă şi de videofrecvenţă se filtrează spectrul pentru încadrarea lor în benzi tipizate de frecvenţă conform indicaţiilor din tabelul 1.3. Amplificarea de putere constituie procesul de creştere al puterii semnalului de emisie până la nivelul necesar injectării în antenă. Antena de emisie radiază în spaţiu puterea injectată de către etajul final al emiţătorului (parţial sau total) sub formă de câmp electromagnetic. Realizarea unei comunicaţii pe un canal radio (o bandă de RF) presupune transmiterea prin radiere în spaţiu de la emiţător spre receptor a undelor electromagnetice. Pe canalul de comunicaţie se produce atenuarea progresivă a semnalului transmis, adică descreşterea progresivă a puterii odată cu creşterea distanţei de la sursă. În acelaşi timp semnalul util este alterat prin: Page 11
- zgomote datorate unor fenomene atmosferice care generează impulsuri electrice perturbatoare având spectru de putere cu bandă largă; - interferenţă datorată pătrunderii în canal a unor semnale cu altă destinaţie, dar cu parametri asemănători celor ai semnalului util. 1.4. Parametri de emisie in radiodifuziune Potrivit Regulamentului radiocomunicaţiilor emisiunile radio sunt desemnate în funcţie de lărgimea de bandă de frecvenţă necesară şi de clasificarea emisiunii din punct de vedere al serviciului desfasurat [1]. Pentru radiocomunicatii in general si pentru radiodifuziune sunt definiti parametrii: 1) Frecvenţa de emisie f s Referitor la freceventa de emisei au fost definite freceventele [1]: Frecvenţa asignată (atribuită) reprezintă frecvenţa centrală a benzii alocate unei anumite staţii de radioemisie. Deseori este notata f s Frecvenţa caracteristică reprezintă frecvenţa care poate fi identificată cu uşurinţă în cadrul emisiunii unei staţii de radio. Frecvenţa de referinţă reprezintă o valoare precizată cu privire la frecvenţa asignată. Potrivit prevederilor din Regulamentului radiocomunicaţiilor, toleranţa de frecvenţă pentru emiţătorii radio este specificată în funcţie de banda de frecvenţă, categoriile de staţii, puterea de emisie a acestora. 2) Toleranţa de frecvenţă În activitatea de radiocomunicaţii sunt admise numai anumite toleranţe de frecvenţe, la emisie, pentru emiţătorii radio. În sensul normativelor internaţionale prin toleranţă de frecvenţă se înţelege abaterea maximă a frecvenţei centrale din banda de frecvenţe ocupată de o anumită emisiune faţă de frecvenţa destinată emisiunii respective. Toleranţa de frecvenţă se poate defini şi prin abaterea maximă a frecvenţei caracteristice unei emisiuni faţă de frecvenţa de referinţă. Potrivit prevederilor Regulamentului de radiocomunicaţii toleranţa de frecvenţă t se exprimă în unităţi de frecvenţă sau adimensional în milionimi [ppm]. f t = f [ Hz] sau t = 10 6 [ ppm] (1.7) f unde: f reprezintă abaterea frecvenţei de lucru faţă de valoarea alocată carea are valori mici, de pana la ordinul Hertilor. 3) Frecventa semnalului modulator Semnalul modulator, rezultata al transformarii informatie in semnal electric prezinta variatii intr-un anumit domeniu in functie de natura informatie. Domeniul de freceventa al semnalului modulator este prezenta in tabelul 1.3. Page 12
Tabelul 1.3. Domeniul de frecvenţă al semnalelor de modulaţie Semnal modulator Banda de frecvenţă Vorbire (telefonie) 300 Hz 3400 Hz Vorbire, muzică (radiodifuziune cu MA) 300 Hz 4500 Hz Muzică (radiodifuziune cu MF) 30 Hz 15 khz Imagini mobile (televiziune) 25 Hz 6MHz 4) Banda de frecvenţă Potrivit prevederilor regulamentare pentru o anumită transmisie radio se face distincţie între banda de frecvenţă necesară şi banda de frecvenţă ocupată. Banda de frecvenţă necesară (B n ) corespunde domeniului de frecvenţă necesar pentru a asigura transmiterea tuturor componentelor informaţiei cu viteza şi în condiţiile de calitate specificate prin normative. Banda de frecvenţă ocupată reprezintă lărgimea de bandă de frecvenţă peste a cărei limite se emite doar 0,5 % din puterea medie a emisiei respective (dacă nu sunt alte precizări privind clasa emisiunii). Pentru caracterizarea emisiunilor radio şi pentru evaluarea interferenţelor pe care le poate provoca o emisiune radio este necesar să se determine bandă de frecvenţă necesară (B n ). Relaţiile de calcul pentru determinarea benzii necesare (B n ) transmisiunilor radio sunt precizate în Regulamentul radiocomunicaţiilor şi în documentele CCIR (Comitetul Consultativ Internaţional de Radiocomunicaţii). Pentru exemplificare sunt prezentate astfel de relaţii de calcul pentru câteva tipuri de sisteme de radiocomunicaţii. a) Sisteme de radiocomunicaţii cu modulaţie în amplitudine, - radiodifuziune sonoră cu dublă bandă laterală: (1.4) B n = 2M [Hz] unde: M este frecvenţa maximă de modulaţie. Pentru M = 4000 10000 Hz, în funcţie de calitatea dorită, se obţine o bandă necesară B n = (8 20) khz. Exemplu: In comunicaţiile prin radiodifuziune B n = 9KHz pentru M= 4,5 KHz. - transmisiune de televiziune (imagine şi sunet) în norma CCIR D/K: B n = f max f min [MHz] (1.5) unde: f max = f 0 + 6,75 [MHz]; f min = f 0-1,25 [MHz]; f 0 = frecvenţa centrală a canalului [MHz]. Page 13
Pentru canalul IV (banda II) CCIR D/K, cu f 0 = 85,25 MHz, se obţine o bandă necesară B n = 92 84 = 8 MHz b) Sisteme de radiocomunicaţie cu modulaţie în frecvenţă, - radiodifuziune sonoră: B n = 2M +2DK [khz] (1.6) unde K = 1 - valoare tipică D - valoarea de vârf a deviaţiei de frecvenţă, respectiv jumătatea diferenţei dintre valoarea maximă şi minimă a frecvenţei instantanee. Exemplu: Pentru o transmisie monofonică cu D = 75000 Hz şi M = 15000 Hz, se obţine o bandă necesară B n = 2 15000+2 75000 = 180000 Hz = 180 khz Banda necesară (B n ), determinată potrivit reglementărilor internaţionale, ca în exemplele de mai sus, se identifică printr-o codificare formată din trei cifre şi o literă. Litera din cadrul codificării ocupă poziţia virgulei zecimale şi reprezintă unitatea lărgimii de bandă, potrivit următoarelor reglementări: între: 0,001 999 Hz se exprimă în Hz şi se foloseşte litera H; 1,00 999 khz se exprimă în khz şi se foloseşte litera K; 1,00 999 MHz se exprimă în MHz şi se foloseşte litera M; 1,00 999 GHz se exprimă în GHz şi se foloseşte litera G. 5) Puterea de emisie În sensul reglementărilor actuale, puterea de emisie P E dintr-un sistem de radiocomunicaţii este indicată prin: Puterea medie, prin care se înţelege media puterii furnizată la intrarea liniei de alimentare a antenei, evaluată pe un interval de timp suficient de lung în comparaţie cu componenta semnalului modulator cu frecvenţa cea mai joasă. Puterea de vârf, prin care se înţelege media puterii furnizate la intrarea liniei de alimentare a antenei, pe durata unui ciclu de radiofrecvenţă la vârful anvelopei (înfăşurătoarei) de modulaţie în condiţii de funcţionare normală a emiţătorului. 6) Codificări (simboluri) ale transmisiilor radio Reglementările actuale din domeniul radiocomunicaţiilor prevăd clasificări şi simbolizări ale emisiunilor radio în funcţie de caracteristicile lor fundamentale şi anume [1]: - tipul modulaţiei purtătoarei principale (primul simbol); - natura semnalelor care modulează purtătoarea (al doilea simbol); - tipul informaţiei care se transmite ( al treilea simbol); Page 14
- precum şi alte caracteristici suplimentare înscrise opţional în următoarele două simboluri (al patrulea şi al cincilea). Rezumat Bibliografie Televiziunea este componenta a radiodifuziunii si asigura transmisia unidirectionala de informatii video, audio si date. Radiocomunicatiile prin televiziune se fac in domeniul microundelor in cadrul unor canale, domenii, si benzi de frecventa standardizate. Sistemul de televiziune cuprinde subsisteme functionale care asigura procese de captare a informatiei audio, video si a datelor, obtinerea semnalelor corespunzatoare si codificarea acestora, transmisia, receptia, decodificarea si refacerea informatie. Serviciul de televiziune prin unde radio este caracterizat de parametri specifici care vizeaza frecventa de emisie si toleranta acesteia, domeniul frecventelor pentru semnalul modulator, banda de frecevnta necesara, banda ocupata la emisie si puterea de emisie. [1] Nicolau E., Manualul inginerului electronist. Radiotehnica, vol.ii, Editura Tehnică, Bucureşti,1987 [2] Nicolae G., Oltean I., Radiocomunicaţii. Bazele comunicaţiilor prin radio şi televiziune, vol.i, Universitatea Transilvania, Braşov [3] Mitrofan, Gh.: Introducere în televiziune. Editura Teora, Bucureşti, 1993 Test de autoevaluare Intrebari: Bifaţi căsuţa potrivită: 1. Un sistem de radiodifuziune are o instalatie de emisie si una de receptie 2. Domeniul de frecventa pentru serviciul de televiziune este 100kHz-100GHz 3. Puterea de emisie dintr-un sistem de radiocomunicaţii este indicată prin: Puterea medie si Puterea de varf 4. Domeniul UHF de televiziune cuprinde benzile: IV si V - (470-862)MHz 5. In televiziune relatia de conversie lungime 300 de unda - frecventa este: λ [ m] = f MHz [ ] Adeva rat Fals Răspuns corect: 1 adevărat; 2 fals; 3 adevărat; 4 adevarat; 5 adevărat; Page 15