COLEGIUL TEHNIC ,,ALEXE MARIN"

SLATINA-OLT

 

Tema:Echipamente de radioemisie

 

Echipamente de radioemisie

CAP. I SISTEME DE RADIOCOMUNICATII (RC)

Ce este specific sistemelor de R.C.?

- transmiterea informatiei se realizeaza folosind propagarea UEM din gama RF, unde radio (3 . 10⁴.. .4 . l0¹⁰Hz).

- realizeaza radio-legaturi care pot fi de tip:

Unilateral

Bilateral

simplex

duplex

simplex pe doua frecvente

semiduplex (half / full).

Folosind sistemele de RC se asigura servicii de radiocomunicatii.

Cele mai simple sisteme de RC asigura legaturi radio intre doua puncte fixe.

In prezent cele mai multe sisteme de RC sunt organizate in retele, adica sisteme complexe in care legatura se poate realiza intre diverse puncte functie de solicitari.

Mai mult, intr-o masura tot mai mare retelele de RC sunt integrate, ca sectiuni ale unor retele mai complexe incluzand si sectiuni pe cablu, pe fibra optica etc.

Dupa modul in care anumite sectiuni sunt permanent alocate unui utilizator (grup de utilizatori) sau alocarea se modifica functie de necesitatea stabilirii unor conexiuni retelele pot fi : stabile si comutate.

Domeniul frecventa si / sau domeniul timp se impart in benzi inguste, functie de tipul de semnal modulat; aceste benzi de frecventa / timp impreuna cu echipamentele care le deservesc exclusiv si cu mediul de transmisiune constituie canalele radio;

Adeseori termenul este folosit si pentru a desemna numai banda alocata, celelalte componente fiind implicite.

Dupa modul in care se transmite informatia, retelele RC se mai pot clasifica in retele de:

difuzare

colectare

bilaterale

multilaterale.

Exemple: radiodifuziune, radiopaging, reteaua de colectare de date de la statiile meteorologice sau hidrologice etc.

Dezvoltarea RC - scurt istoric

. 1837-Morse

. 1858 - transmisiuni pe cablu transatlantic

. 1865 - Maxwell - teoretic - UEM

. 1876 - G. Bell - microfonul

. 1886 - Hertz - experimental - UEM

. 1896 - Brauly - cel mai simplu detectro (coherarul)

. 1896-1901 - Marconi - transmisiuni radiotelegrafice

. 1902 - trioda

. 1912 - Amplificator clasa A

. 1912 - oscilatoare

. 1913 - amplificator cu reactie

. 1914 - semnale MA

. 1918- RR cu o SF (SHET)

. 1920 - prima statie de RD (Pittsburg _ SUA)

. 1922 - RD - Londra, Paris

. 1926 - Reglajul automat al amplificarii (RAA)

. 1927 - legatura radio transatlantica

. 1927 - reactie negativa

. 1931 - stereofonia

. 1933 - semnale MF

. 1934/1937 - oscilatoare LC Collpits/Hartley

. 1938 - MIC - Alec   Reeves

. 1948 - tranzistorul

. 1959/1965-CID/CIL

. 1962 - primul satelit de comunicatii (TELSTAR I) - cu realizarea unor transmisiuni TV peste ocean

. 1965 - Intelsat I (Early Bird)

. 1969 - transmisiuni radio pe luna

. 1980 - transmisiuni de fotografii de pe Jupiter - Saturn

. incepe deceniul de avant pentru RC mobile.

Evolutia radiocomunicatiilor in Romania:

. 1905 - prima statie de telegrafie (TTF) la Constanta

. 1915 - un post TFF puternic (150KW)

. 1924 - se infiinteaza o sectie de electrocomunicatii la Scoala de drumuri si poduri din Bucuresti (actual UPB).

. 1925 - prima emisiune radio experimentala (la Universitate).

. 1929 - radio Bucuresti (RD).

. 1948 - din cateva ateliere Phillips = Electronica.

. 1950 - primul emitator de RD MF realizat la IPB de prof. Gh. Cartianu.

. 1976-1979 - statii de comunicatii prin satelit la Cheia.

. 1992-1996 - introducerea pe scara larga a comunicatiilor mobile.

. 1997 - comunicatii mobile numerice (GSM).

Undele radio

Prin unde radio este desemnat un subdomeniu al undelor electromagnetice (UEM):

1. - unde hertziene

2. - unde infrarosii

3. - unde optice

4. - unde ultraviolete

5. -unde x

6. - unde cosmice

Domeniul care intereseaza: undele hertziene - (3 . 10³.. .3 . 10¹²)Hz. Dintre acestea numai o mica parte, undele radio (3 . 10⁴..4 . 10¹⁰)Hz este folosita in mod curent pentru comunicatii.

Domeniul undelor radio este impartit pe subgame functie de frecventa sau functie de lungimea de unda:

 

. Exemple de subgame:

1 - (3kHz-30kHz) VLF - miriametrice

2 - (30kHz-300kHz) LF - kilometrice

3 - (300kHz-3000kHz) HF - decametrice

4 - (3 -30) MHz VHF - metrice

De remarcat ca aceasta impartire implica o legatura si cu caracteristicile de propagare. In vederea transmiterii, mesajul moduleaza o frecventa purtatoare. Semnalul modulat ocupa o banda de frecventa. Deci, pentru o legatura de comunicatie se aloca nu o frecventa ci o banda de frecvente care depinde de tipul si de parametrii semnalului modulat. Functie de banda ocupata se stabileste si intervalul (∆f) intre doua canale vecine.

Fig. 2

Exemple:

semnale MA   B = 9kHz ∆f=9KHz

MF-Banda Larga B =225kHz ∆f=300KHz

MF-Banda Ingusta B = 20kHz ∆f=25KHz

MA-BLU   B =3,4kHz ∆f=4KHz

etc.

Atribuirea frecventelor ( benzilor) canalelor de RC

In procesul de atribuire a canalelor RF se disting cel putin doua nivele:

- atribuirea spectrului RF pe servicii;

- atribuirea canalelor radio in cadrul unei retele de RC.

Pentru a asigura compatibilitatea serviciilor, atribuirea se face prin reglementari emise de organisme internationale: CCIR/OIRT (OIRT nu mai exista). Mai recent aceste probleme se dezbat in conferinta Administratiei Mondiale a Radiocomunicatiilor (WARC).

Avand in vedere atenuarea destul de rapida a celor mai multe dintre semnalele emise, benzile de RF sunt reutilizate in mai multe locuri de pe glob.

In acest scop globul este impartit in 3 regiuni si cateva zone:

. Regiunea I Europa - Mongolia - Orient mijlociu (IRAN) - Turcia - Africa.

. Regiunea II Australia - Asia de sud - est - Pacificul.

. Regiunea III America + Groenlanda

In fiecare regiune diverselor servicii li se aloca banda de frecventa cea mai potrivita.

Exemplu pentru regiunea I:

. serviciul de Radio Difuziune.

- UL: 150-285 kHz

- UM: 525-1605 kHz

- US: (3,2-30) MHz, (3,23,4) MHz, (5,956,2) MHz, (7,17,3) MHz etc.

- UUS: (6573) - (87,5108) MHz

. serviciul Mobil celular - 450 MHz - 900 MHz -1800 MHz

. serviciul Mobil - Radiotelefonie trunking - 30 MHz - 150 MHz - 450 MHz.

Parametrii caracteristici sistemelor de RC

A) Frecventa:

. fa - frecventa alocata - centrul benzii alocate

. fr - frecventa de referinta - o frecventa cu o pozitie bine determinata fata de fa

. fe - frecventa emisiunii - centrul benzii ocupate

. fc - frecventa caracteristica - o frecventa usor de identificat in spectrul semnalului emis;

. ∆f - toleranta de frecventa (Hz, ppm).

B) Benzi de frecventa:

alocata

. necesara

. ocupata.

Parametrii specifici echipamentelor de radio emisie:

. Radiatia neesentiala - puterea emisa pe una sau mai multe frecvente in afara benzii alocate - putere care poate fi redusa prin masuri tehnice fara a afecta calitatea semnalului util.

. Bruiajul - reprezinta deteriorarea calitatii, stanjenirea sau intreruperea repetata a unei transmisiuni de RC din cauza unei radiatii oarecare.

Transmisiunile radio, chiar si cele pe cablu, care folosesc subpurtatoare sunt impartite in clase functie de:

tipul modulatiei;

informatia transmisa;

prelucrarile suferite de semnalul modulator in vederea transmiterii.

Pentru a desemna in mod simplu o anumita emisiune s-a creat o simbolistica; cu simbolurile corespunzatoare se constituie un cod format din 23 sau mai multe elemente care descrie destul de precis orice emisiune.

Semnificatia simbolurilor curent intalnite este urmatoarea:

Primul simbol = o litera; precizeaza tipul modulatiei pentru purtatoarea principala:

♦ N - nemodulat

♦ A-MA

♦ B - MA-PS cu benzi independente

♦ J - BLU-PS

♦ H - BLU cu P

♦ F - μF

♦ G - μP

♦ D - MF+MA

♦ K - μiA

Al doilea simbol = o cifra; precizeaza natura semnalului modulator:

♦ 0 - nemodulat

♦ 1 - un canal cu informatie cuantizata fara subpurtatoare

♦ 2 - idem cu subpurtatoare

♦ 3 - informatie analogica

Al treilea simbol = o litera; precizeaza tipul mesajului transmis:

♦ M - fara mesaj (informatie)

♦ A - telegrafie audio

♦ B - telegrafie receptie automat

♦ C - facsimile

♦ D - transmisie date (telecomanda telemasura)

♦ E - telefonie (radiotelefonie)

♦ F-TV

♦ Exemple:

A3E - semnal MA cu P, analogic, telefonie

FIA - semnal MF, telegrafie audio

J3E - BLU fara purtatoare audio, radiotelefonie

F3E - MF - radiotelefonie de banda ingusta.

♦ Pot sa mai existe si alte simboluri (de ex. unul pentru coduri, altul pentru tipul de multiplexare).

CAP. II ECHIPAMENTE DE RADIOEMISIE

Rolul echipamentelor de RE

generarea si prelucrarea semnalului purtator

♦ prelucrarea finala a semnalului modulator pentru a se putea realiza procesul de modulatie in conditiile impuse.

♦ realizarea modulatiei

♦ prelucrarea semnalului modulat

♦ transformarea semnalului modulat in UEM.

Rezulta o schema bloc foarte generala care tine cont ca in afara liniei functionale principale (lantul de radiofrecventa, blocul modulator) sunt necesare echipamente suplimentare pentru alimentare (BA) sau blocul de control, intretinere, protectie (BCS) etc.

Fig. 3

Aspecte specifice radioemitatoarelor (RE); caracteristici

Radioemitatorul are un rol decisiv in calitatea radio-legaturii. Distanta la care se poate stabili o legatura de calitate este functie de puterea emisa si de sensibilitatea radioreceptorului:

d = f (P_e , Sr

In unele situatii, spre exemplu in retelele de difuzare de informatii, echipamentele de RE sunt putine, iar echipamentele de RR foarte multe; in consecinta se recomanda ca primele sa fie realizate cu deosebita atentie pentru a simplifica structura RR. In acest scop:

. se aleg metode de modulatie simple;

. se opteaza pentru RE cu putere mare si cu fiabilitate deosebita.

In aceste conditii puterea poate fi mare sau chiar foarte mare ( KW - MW ); ca atare devine important randamentul nu numai pentru pierderile energetice (care sunt importante) ci si pentru fiabilitate si pentru dispersarea energiei pierdute. Se vor alege solutii constructive adecvate.

In concluzie un echipament de radioemisie va fi caracterizat prin:

. gama de frecventa in care poate functiona (sau frecventa de lucru);

. puterea emisa (la intrarea cablului care alimenteaza antena = feeder), respectiv puterea aparent radiata (care depinde si de caracteristica de directivitate a antenei sau a sistemului de antene utilizate).

. randament

. stabilitate frecventa

. nivelul radiatii nedorite (neesentiale)

. siguranta in functionare.

Din punct de vedere tehnic / constructiv se mai pot adauga:

. eficienta sistemelor auxiliare de comanda - semnalizare - blocare;

. complexitatea depanarii / intretinerii / supravegherii.

Clasificarea echipamentelor de radioemisie

1. Dupa tipul semnalului modulat:

. MA

. MF

. BLU

. impulsuri

2. Dupa nivelul puterii emise:

. foarte mica (<1W)

. mica (<100W)

. medie (100W-3KW)

. mare (3KW-100KW)

. foarte mare (>100KW)

3. Dupa destinatie:

. radiodifuziune

. radioteleviziune

. telegrafie

. radiotelefonie

. telecomanda

. radiolocatie

4. Dupa gama de frecventa:

de exemplu emitatoare de RD se pot imparti in:

. emitatoare pentru UL (putere foarte mare);

. emitatoare UM (putere foarte mare);

. emitatoare pentru UUS (putere medie);

5. Dupa conditiile de exploatare:

. stationare

. mobile

. portabile

Structura generala a lantului de radiofrecventa (LRF)

Fig. 4

. Oscilatorul pilot (OP) determina valoarea frecventei centrale si a stabilitatii frecventei (f , δf). Pentru a asigura generarea unei purtatoare cu stabilitate buna asa cum se cere in acest caz OP se realizeaza cu tehnologii adecvate:

- cu cuart

- cu sintetizor de frecventa;

. Amplificatorul separator (AS) asigura conditii optime de functionare pentru oscilatorul pilot;

. Multiplicatorul de frecventa (M) este necesar pentru a mari deviatia de frecventa si frecventa purtatoare la semnalele MF; el are si rolul de a evita o reactie globala care poate fi distructiva. Daca exista multiplicatorul, blocurile de putere mica (OP, AS) vor lucra pe frecventa f₁,   iar cele de putere mare pe frecventa nf₁.

Uneori nu se pot folosi multiplicatoare deoarece tipul de semnal modulat nu accepta prelucrarea neliniara si in acest caz se introduce un schimbator de frecventa (SF).

. Amplificatoarele de putere (prefinal si final).

. Amplificatoarele clasa A pot asigura functia de amplificare fara a distorsiona anvelopa, dar are pierderi mari.

. Amplificatoarele clasa C sunt caracterizate de pierderi mici, dar se preteaza la semnale modulate insensibile la neliniaritati.

. Circuitul de adaptare (CA); amplificatorul final are o rezistenta de sarcina optima care de regula difera de rezistenta de intrare a antenei (Ra Deci, este necesara o adaptare care de regula se face cu un circuit LC, selectiv cu pierderi cat mai mici.

Modulatia se face in diverse puncte functie de tipul modulatiei. De exemplu, un semnal MF se va realiza la nivel mic de putere deoarece amplificarea se poate realiza cu usurinta, iar un semnal MA se va realiza cat mai aproape de antena pentru a evita necesitatea unor amplificatoare de putere liniare .

Echipamente de radioemisie pentru semnale MA

In cazul radioemitatoarelor de radiodifuziune pentru gamele de UL si UM (sute de KHz pana la l,6MHz), de putere mare sau foarte mare, modulatia se face in amplificatorul final, astfel incat odata realizata sa nu mai urmeze alte etaje de amplificare.

Fig. 5

S-a constatat ca un amplificator clasa C poate fi modulat in amplitudine, deci nivelul de putere necesar se poate obtine cu un randament bun iar semnalul modulat nu este distorsionat.

Echipamente de radioemisie pentru semnale MA-BLU

Aceste echipamente folosesc, de regula, doua schimbari de frecventa dintre care una are rolul de a duce semnalul in domeniul de frecventa dorit iar a doua de a face ca frecventa sa fie variabila (±50kHz).

Frecventa pe care se genereaza semnalul BLU, f₁ , - este dictata de filtrul BLU disponibil.

Se poate accepta folosirea unor amplificatoare liniare in etajele de putere deoarece puterea este mica (<100W).

Au fost concepute procedee moderne, incluzand prelucrarea numerica a semnalului prin care se genereaza semnale cu modulatie unghiulara, se amplifica si numai inaintea antenei se combina pentru a forma semnalul MA-BLU. In acest mod se poate obtine amplificarea cu randament bun si fara a distorsiona mesajul.

Cele doua schimbari de frecventa servesc fie pentru a aduce semnalul BLU realizat pe frecventa f₁ impusa de filtrul BLU, in banda de frecventa necesara si / sau pentru a permite realizarea frecventei variabile in limitele a ±50kHz. Pot fi necesare si mai mult de doua schimbari de frecventa.

Echipamente de radioemisie pentru semnale MF

Semnalele MF nu sunt afectate de neliniaritati si in consecinta modulatia poate fi realizata la nivel mic de putere dupa care urmeaza un lant de amplificatoare cu randament bun (clasa C).

Se intalnesc mai multe variante de echipamente functie de procedeul folosit pentru producerea semnalului MF:

1. metoda directa cu oscilator LC (figura 6)

2. metoda indirecta cu modulatie de faza (figura 7)

3. metode care includ un sintetizor de frecventa (figura 8).

Radioemitatoarele MF care au la baza metoda directa cu oscilator LC constituie o solutie simpla dar cu performante modeste din punct de vedere al stabilitatii frecventei purtatoare.

Fig. 6

Fig. 7 Emitator MF cu modulatie de faza.

Fig. 8 Emitator MF cu sinteza de frecventa.

CAP.III NORME DE TEHNICA SECURITATII MUNCII

Prevederi comune tuturor proceselor de munca din activitatea de telecomunicatii

a)Instruirea personalului

Instructajul de protectie a muncii se va face pe faze, in conformitate cu normele generale de protectie a muncii.

Personalul muncitor calificat si necalificat trebuie sa posede cunostinte generale cu privire la lucrul in conditii de protectie a muncii, precum si cele specifice lucrarilor ce urmeaza a le executa.

Instructajul de protectia muncii se efectueaza tuturor persoanelor cere depun o activitate cu caracter direct si anume :

productiv;

de manipulare;

transport;

intretinere;

reparatii;

precum si celor care prin natura obligatiilor profesionale conduc la aceste activitati.

Personalul muncitor care isi desfasoara activitatea in incinta statiilor de cale ferata va fi instruit si examinat in afara prevederilor din prezentele norme si asupra prevederilor specifice lucrului in spatiile de cale ferata cuprinse in "Norme specifice de protectie a muncii pentru transporturi pe calea ferata".

b) Dotarea cu echipament individual de protectie

Toti lucratorii din activitatea de telecomunicatii sunt obligati sa utilizeze echipamentul individual de protectie, conform "Normativul - cadru de protectie si utilizare a echipamentului individual de protectie" emis de Ministerul Muncii si Protectiei Sociale.

c) Organizarea locului de munca

Organizarea locului de munca si a activitatilor inainte de inceperea lucrului, persoanele speciale desemnate in acest scop vor verifica si functionarea uneltelor, sculelor si dispozitivelor ce urmeaza a fi utilizate.

Este interzisa utilizarea sculelor sau uneltelor care prezinta defectiuni.

In salile de echipamente de telecomunicatii, locurile de trecere si spatiile din jurul echipamentelor vor fi complet libere; este interzisa ocuparea lor cu materiale sau aparataj inutil.

Locurile de munca vor fi mentinute in starea de curatenie. In cazul incaperilor de lucru in care se gasesc instalatii a caror manevrare sau atingere pot produce accidente, pe usile acestora se vor afisa indicatoare de avertizare.

Aceste tablite se vor fixa si pe usile incaperilor in care sunt :

instalatii de inalta tensiune;

instalatii sub presiune;

transformatoare;

sali de relee;

centrale de telecomunicatii.

Instalarea, exploatarea si intretinerea retelelor urbane si interurbane de telecomunicatii

Pentru lucrarile executate la inaltime sau canalizari de adancime este obligatorie verificarea zilnica inainte de inceperea lucrului a :

centurilor si coordonatelor de siguranta;

scarilor;

ghearelor de catarare pe stalpii de lemn.

La transportul si manipularea materialelor necesare pentru

instalarea, exploatarea si intretinerea retelelor urbane si interurbane din telecomunicatii se vor respecta prevederile cuprinse in "Norme specifice de protectie a muncii pentru manipularea , transportul prin purtare si cu mijloace mecanizate si depozitarea materialelor".

C U P R I N S :

CAP. I SISTEME DE RADIOCOMUNICATII (RC)

Ce este specific sistemelor de RC?

Dezvoltarea RC - scurt istoric

Evolutia radiocomunicatiilor in Romania

Undele radio

Atribuirea frecventelor ( benzilor) canalelor de RC

Parametrii caracteristici sistemelor de RC

CAP.II ECHIPAMENTE DE RADIOEMISIE

- Rolul echipamentelor de RE

- Aspecte specifice radioemitatoarelor (RE); caracteristici

- Clasificarea echipamentelor de radioemisie

- Structura generala a lantului de radiofrecventa (LRF)

- Echipamente de radioemisie pentru semnale MA

- Echipamente de radioemisie pentru semnale MA-BLU

- Echipamente de radioemisie pentru semnale MF

CAP.III NORME DE TEHNICA SECURITATII MUNCII

BIBLIOGRAFIE:

1. Ioan Bossie, Mircea Wardalla-Masurari speciale in telecomunicatii,

Volumul 1,Editura AGIR,Bucuresti 1997

2. Ioan Bossie,Mircea Wardalla - Masurari speciale in telecomunicatii 

Volumul 2, Editura AGIR,Bucuresti 2002

3.Tatiana Radulescu - Telecomunicatii,Editura Economica,

Bucuresti 2000

4. Adriana Trifu - Electronica Digitala,Editura Economica

Preuniversitara,Bucuresti 2001

5. Eugenia Isac - Masurari electrice si electronice,Editura Didactica

si Pedagogica,Bucuresti 1997

6. Teodor Danila - Componente si circuite electonice,Editura

Didactica si Pedagogica,Bucuresti 1997

7. Tatiana Radulescu - Retele de telecomunicatii,Editura Thalia

Bucuresti 2000 

8. Ion Marghescu - Evolutia comunicatiilor mobile - internet

9. Barbat Boldur,Bogdan Octavian-Ioan - Comunicatii analogice si

numerice curs editia a II - a - internet

10. Vlad Cehan - Bazele radiocomunicatiilor - internet