Radiodyfuzja = „radiorozsiewanie” (radio)broadcasting 1901radiowa łączność międzykontynentalna (Marconi) 1920początek publicznej radiofonii 1935początek regularnych transmisji telewizyjnych 1936transmisja TV z olimpiady w Berlinie 1953pierwszy standard telewizji kolorowej (NTSC) 1969transmisja telewizyjna z powierzchni Księżyca 1980pierwsza transmisja TV 24 h/dobę (CNN) 1984eksperymenty z transmisją DBS 1985satelita Astra 1 ~1995transmisja cyfrowa TV z satelitów trochę historii…

3,95 - 4,00 MHz pasmo 75 m 5,95 - 6,20 MHz pasmo 49 m 7,10 - 7,35 MHz pasmo 41 m 9,40 - 9,90 MHz pasmo 31 m 11, ,10 MHz pasmo 25 m 13, ,00 MHz pasmo 21 m 15, ,80 MHz pasmo 19 m 17, ,90 MHz pasmo 16 m 18, ,02 MHz pasmo 15 m 21, ,85 MHz pasmo 13 m 25, ,10 MHz pasmo 11 m Krajowa tablica przeznaczeń częstotliwości do radiodyfuzji 148, ,5 kHz fale długie 526, ,5 kHz fale średnie fale krótkie

65, ,8 MHz 87, MHz MHz MHz MHz 11,7 - 12,5 GHz 21,1 - 22,0 GHz 40,5 - 42,5 GHz 84,0 - 86,0 GHz radiodyfuzja satelitarna radiodyfuzja naziemna RTV

Podstawowe parametry każdego odbiornika czułość selektywność (muszą one „iść w parze”) jak uzyskać duża czułość? mały poziom szumów wejściowych mały współczynnik szumów odpowiednie wzmocnienie sygnału

wzmocnienie po demodulatorze wzmocnienie przed demodulatorem

o czułości odbiornika decyduje wzmocnienie przed demodulatorem Jak uzyskać wymaganą selektywność ? zapewnia selektywność zapewnia czułość konieczności przestrajania odbiornika kłopoty niemożliwe jest stosowanie wielu przestrajanych obwodów selektywnych

przemiana f selektywność wzmocnienie Ogólny schemat blokowy odbiornika „front end”

Schematy funkcjonalne odbiorników odbiornik detektorowy odbiornik o bezpośrednim wzmocnieniu odbiornik refleksowy odbiornik reakcyjny odbiornik superreakcyjny

Wykorzystanie przemiany częstotliwości otrzymane przebiegi zachowują informację zawartą w sygnale wejściowym informacja wejściowa „przechodzi” na przebieg wyjściowy o częstotliwości różnicowej ( f h -f s ) - jest to więc sygnał - sygnał (o) pośredniej częstotliwości Odbiornik superheterodynowy

zamiast wzmacniać i demodulować sygnał oryginalny (o częstotliwości wejściowej), można to samo zrobić z sygnałem częstotliwości pośredniej jest to łatwiejsze, bo zwykle jest to jeszcze łatwiejsze, bo

a selektywność ? przykładowa charakterystyka selektywności przykładowego odbiornika nie przejdzie ! wzmocnienie przed demodulatorem duża czułość

wzmacniacz pośredniej częstotliwości można wykonać jako bardzo selektywny tj. o (prawie) prostokątnej charakterystyce selektywności selektywność odbiornika superheterodynowego może być bardzo dobra przejdzie ! (ale tylko dla tzw. małych odstrojeń)

częstotliwość lustrzana aby nie dopuścić do odbioru sygnału lustrzanego stosuje się (przestrajany) obwód selektywny przed mieszaczem tłumienie s. lustrzanego tym większe, im f L bardziej różni się od f s częstotliwość pośrednia powinna być jak największa

Częstotliwość lustrzana może przypadać w pasmie odbiornika - gorzej poza pasmem - lepiej fale długie 148, ,5 kHz 1078, ,5 kHz fale średnie 526, ,5 kHz 1456, ,5 kHz UKF FM 87, MHz 108, ,4 MHz III pasmo TV MHz 251, ,8 MHz IV/V pasmo TV MHz 547, ,8 MHz zakresy częstotliwości sygnału zakresy częstotliwości lustrzanej a jeżeli

duża wartość częstotliwości pośredniej utrudnia zbudowanie wzmacniacza p.cz. o dobrej selektywności dla małych odstrojeń selektywność dla małych odstrojeń mała częstotliwość pośrednia selektywność dla dużych odstrojeń duża częstotliwość pośrednia należy zastosować i dużą i małą częstotliwość pośrednią odbiornik superheterodynowy z podwójną przemianą częstotliwości

odbiornik z podwójną przemianą częstotliwości const standardowe rozwiązanie dla „lepszych” odbiorników

Też wykorzystanie przemiany częstotliwości, ale częstotliwość pośrednia = 0 Hz! Niektóre telefony komórkowe, Bluetooth, inne „single chip radios” Odbiornik homodynowy (o bezpośredniej przemianie cz.) (direct conversion receiver) ~ 5% Wady superheterodyny odbiornik homodynowy (pomysł grupy brytyjskich specjalistów (1932)).

Duże uproszczenie układu odbiornika – możliwość miniaturyzacji analog demodulatora synchronicznego selektywność zależy tylko od filtru DP nie przejdzie przez filtr DP!

Wada - konieczność synchronizacji heterodyny z częstotliwością sygnału; konieczność stosowania układów PLL (dopiero później). Wada - możliwość „samomieszania” przebiegu heterodyny; pojawia się wtedy składowa stała, która może przesterować następne stopnie wzmacniające. konieczność starannego ekranowania heterodyny. Dopiero rozwój scalonych układów PLL (VLSI) i ich miniaturyzacja pozwoliła na renesans odbiornika homodynowego w postaci profesjonalnej.

Regulacje w odbiornikach automatyczna regulacja wzmocnienia ARW (AGC) automatyczna regulacja częstotliwości ARCz (AFC)

ARW - Automatyczna Regulacja Wzmocnienia AGC - Automatic Gain Control Poziom sygnału odbieranego przez odbiornik bywa bardzo różny… … i tego nie da się skompensować regulacją, np. potencjometrem. Ogranicznik ? – nie!

Skąd mieć informację o poziomie sygnału (bardziej o poziomie fali nośnej)? Jeden ze sposobów demodulacji AM = pomnożenie przez przebieg nośny ten składnik zależy od poziomu fali nośnej i nie zależy od sygnału modulującego Składowa stała napięcia wyjściowego demodulatora AM może być miarą poziomu odbieranego sygnału. Wzmocnienie odbiornika (całkowite) powinno być uzależnione od poziomu odbieranego sygnału.

Wytwarzanie napięcia ARW wartość stałej czasowej obwodu ARW…

Wytwarzanie napięcia ARW wzmacniacze ARW

Schemat blokowy odbiornika z ARW wzmacniacz p.cz. decyduje o wzmocnieniu – jego trzeba regulować

ARW opóźniona (nie w sensie czasowym!) wcześniejsze stopnie odbiornika powinny „dłużej” pracować z maksymalnym wzmocnieniem

ARW opóźniona podobnie w odbiornikach z podwójną przemianą częstotliwości

ARW opóźniona Z czego to wynika ? współczynnik szumów wzmacniacza wielostopniowego …korzystne jest, aby wzmocnienie pierwszych stopni było jak największe.

próg zadziałania ARW opóźnienie ARW dla 1. stopnia

Charakterystyka ARW U wy = f(U we ) bez ARW ARW „zwykła” ARW z progiem Skuteczność ARW = przyrost napięcia wejściowego, dB przyrost napięcia wyjściowego, dB wartość np. 60 dB/3dB lub 3dB/60 dB lub odwrotnie ?

Układy wzmacniaczy regulowanych 1) regulacja „wstecz” 2) regulacja „w przód” maleje g m, bo I c maleje maleje g m, bo U ce maleje, lub dzięki specyficznym właściwościom tranzystora 3) regulacja przez ujemne sprzężenie zwrotne 4) regulacja przez rozpływ prądu dla czwórnika opisanego parametrami y 5) dwubramkowe tranzystory MOS

Automatyczna regulacja częstotliwości ARCz Automatic Frequency Control (AFC) Cel: utrzymanie stałej wartości częstotliwości pośredniej inaczej heterodyny Ważne, jeżeli częstotliwość heterodyny może „pływać”. Współcześnie, w dobie syntezy częstotliwości – mniej ważne. Potrzebny jest „pomiar” częstotliwości pośredniej – demodulator FM. W odbiornikach FM demodulator FM dla sygnału zawsze jest – można wykorzystać składową stałą jego napięcia wyjściowego.. Ważna stałość punktu zerowego demodulatora… …bo ARCz stabilizuje składową stałą napięcia na wyjściu demodulatora.

Schemat blokowy ARCz w odbiorniku FM Schemat blokowy ARCz w odbiorniku AM inne problemy: - biegunowość napięcia ARCz - stała czasowa obwodu ARCz

Współbieżność strojenia obwodów selektywnych w odbiorniku superheterodynowym Częstotliwość heterodyny na ogół większa od f s – ułatwia to budowę przestrajanej heterodyny. na falach Dł jest to konieczność – dlaczego? Jedynie, gdy zakres odbioru jest bardzo wąski – heterodyna może być „niżej”.

współczynniki pokrycia zakresów Przy przestrajaniu obwodów za pomocą zmiennej pojemności typowo max {f max /f min }  3, ponieważ kondensatory zapewniają C max /C min  10. C max C min f min f max

założenie, że kondensator zmienny jest dokładnie dostosowany do przestrajania obwodu wejściowego Zestrojenie dwupunktowe dwie zmienne niezależne – można uzyskać zestrojenie przy dwóch częstotliwościach a zh = 1? tylko wtedy, gdy C max =C min zestrojenie = zgodność częstotliwości heterodyny i sygnału wg wzoru

symulacja dobór a zs dobór a zh procedura zestrajania Zestrojenie dwupunktowe w praktyce L2 → f min CT2 → f max gorzej lepiej

Zestrojenie dwupunktowe inne rzadko stosowane

Zestrojenie trójpunktowe trzy zmienne niezależne – można uzyskać zestrojenie przy trzech częstotliwościach założenie, że kondensator zmienny jest dokładnie dostosowany do przestrajania obwodu wejściowego

Zestrojenie trójpunktowe w praktyce symulacja wstępny dobór C p i strojenie C T2 i L 2 jak poprzednio powszechnie stosowane L2 → f min CT2 → f max

Specyfika odbiornika FM wzmacniacz-ogranicznik deemfaza odpowiednie szerokie pasmo głowica UKF

wzmacniacz wstępny mieszacz heterodyna

Układy ograniczników Wzmacniacz OE z małym napięciem U CE Wzmacniacz na parze różnicowej Ograniczniki diodowe

UL 1242 = TBA120S k u = 3000 V/V; próg ogranicz 75  V

preemfaza…  = 50/75  s

deemfaza…  = 50/75  s

Sposoby realizacji selektywności odbiorników Obwody selektywne Wzmacniacz p.cz. o selektywności rozłożonej Wzmacniacz p.cz. o selektywności skupionej rozwiązanie współczesne Filtr może być scalony, np. SAW, wzmacniacz może być scalony, mały wpływ ARW na filtr

Obwody rezonansowe i elementy elektromechaniczne w odbiornikach różne częstotliwości rezonansowe, dobroci i kondensatory sprzęgające; także różne konfiguracje obwodów rez.

Obwody rezonansowe i elementy elektromechaniczne w odbiornikach Filtr o selektywności skupionej w OTVC Jowisz

Rezonatory piezoelektryczne Filtry piezoelektryczne Obwody rezonansowe i elementy elektromechaniczne w odbiornikach

Filtry z akustyczną falą powierzchniową (SAW – Surface Acoustic Wave) przedstawienie fali powierzchniowej podłoże piezoelektryczne elektrody taki układ ma właściwości selektywne! Obwody rezonansowe i elementy elektromechaniczne w odbiornikach

Prędkość fali SAW w użytecznych materiałach jest wielokrotnie mniejsza od prędkości światła (kilka km/s); pozwala to na miniaturyzację, ale sprawia też trudności… Obwody rezonansowe i elementy elektromechaniczne w odbiornikach

przetwornik nadawczyprzetwornik odbiorczy linia opóźniająca współczynniki wagowe Obwody rezonansowe i elementy elektromechaniczne w odbiornikach Scalone filtry SAW – tory p.cz. odbiorników UKF, – tory fonii TV, – tory p.cz. OTV, – telefony komórkowe.