ELEKTRONIK ESS010. Radio. Göran Jönsson. Institutionen för Elektro- och informationsteknik ESS010 - Gästföreläsning: Radio 1

(1)

ELEKTRONIK – ESS010

Radio

Göran Jönsson

Institutionen för Elektro- och informationsteknik

(2)

2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 2

Var används radio?

(3)

Innehåll

• Vad finns i ”etern”?

• Hur lång räckvidd?

• Antennen

• Hur fungerar radion?

– Blockschema

– Modulation FM/AM

• Stereo

• Datakanaler på FM

• Radiostyrd klocka

• Lite historia

(4)

(5)

Vad är detta?

3kHz

300GHz

...det är fullt!

(6)

Frekvensplan

GPS

(7)

Användning av radiospektrum

(8)

Räckvidd

• Rymdvåg - markvåg

(9)

Mottagen signaleffekt

radiohorisont avstånd från sändarantenn

P _m

rayleigh-fädning pga flervägsutbredning

lognormal fädning

variation pga skuggning

P

_m

~ 1 d

²

korta avstånd

P

_m

~ 1 d

⁴

över mark

P

_m

~ 1 d

^>⁴

bortom horisonten

d

(10)

Jordplansantenn - rundstrålande

antenn

bäst känslighet

Yagiantenn - riktverkan

Ferritantenn - låga frekvenser

Antenner

4 Dipolantenn

[ ] ^m ⁼ ljusets hastighet frekvensen

= 300

f MHz [ ]

(11)

Kristallmottagaren

(12)

Lågfrekvens – högfrekvenselektronik

Lågfrekvenselektronik Högfrekvenselektronik

Finn fem skillnader…

(13)

variabel frekvens konstant frekvens

Högfrekvensfilter

Superheterodynmottagare

Superheterodyn- mottagaren är den vanligast förekommande mottagartypen

Radiokanaler

Basbands- signal

Detektor

Basband

0

f

Lokal- oscillator

kanalinställning

Blandare

f

LO

Lokaloscillator

f_lo1 f_lo2 f_lo3 f_lo4 f_lo5 f_lo6 f_mf

MF- filter

MF- förstärkare

smalt filter

selektivitet

HF- förstärkare HF-

filter

brett filter

spegelfrekvens- dämpning

1 2 3 4 5 6

f_c2 f_c3 f_c4 f_c5 f_c6 f_c1

Mellanfrekvens

f_mf= f_lo- f₀

Mellanfrekvensfilter

f_mf

Spegelfrekvens

Önskad

kanal

(14)

Blandarens funktion

• Informationen kan flyttas till en lägre eller högre frekvens

f

₁

^f

¹

⁺ ^f

²

f

₁

f

₂

f

₂

HF MF

LO

högfrekvens mellanfrekvens

lokaloscillator

(15)

Hur överför man information?

Jämför med ljuset från en lampa:

På vilka sätt kan man signalera med ljuset?

• Variera styrkan

AM

• Variera färgen

FM

• Blinka (morse)

Digitalt

(16)

AM/FM

Amplitudmodulering (AM)

tidsdomän

frekvensdomän _A

f f_c f_c+ f_m

f_c f_m E_c

E_m 2

s f

( )

f_c f

f_c+ f_m f_c f_m

f_c 2 fm f_c +2 f_m

f_c 3 fm f_c +3 f_m

J₀ J₁ J₂

J₃ J₁ J₂ J₃

Frekvensmodulering (FM)

(17)

AM/FM - några jämförelser

• Amplitudmodulering (AM) Frekvensmodulering (FM)

– Kvalitet

• dålig ljudkvalitet • bra ljudkvalitet

• känslig för störningar • ganska okänslig för störningar

– Pris

• billig & enkel mottagare • något mera komplicerad mottagare

• litet frekvensutrymme • stort frekvensutrymme

– Frekvensband

• 0,5 - 1,6 MHz (600 - 187 m) • 88 - 108 MHz (3,4 - 2,8 m)

(18)

Stereo och datakanaler på FM

MONO

Pilotton

19

^KHz

till FM-sändaren

V – H V + H

STEREO

38 • Stereo

RDS

57 • Programinformation

• Samhällsinformation

• Differentiell GPS

• 400 bitar/s

DARC

76 • DAta Radio Channel

• Differentiell GPS

• Trafik- och reseinformation

• 6800 – 9800 bitar/s

(19)

Radiostyrd klocka – DCF77

(20)

Den första radiomottagaren

Gugliemo Marconi

Alexander Popov 1895

Kohär

(21)

Volt

Oxidskikt på koppar

Två kopparkorn med isolerande oxidskikt

Vid en viss spänning bryts oxidskiktet och

kornen svetsas samman

(22)

Kohär

+ -

- Burk

- Kopparpulver

- Metallstavar

(23)

Experiment med kohär

- Kohär - Batteri - Ljudkälla

Om batteriets spänning är tillräckligt låg går ingen ström genom kretsen -- INGET LJUD.

BATTERI

+ -

Om vi TILLFÄLLIGT kan höja

spänningen mellan stavarna i vår

kohär så att kopparkornen svetsas

ihop -- LJUD!

(24)

2009-09-22 ESS010 - Gästföreläsning: Radio 24 BATTERI

ELEKTRONIK ESS010. Radio. Göran Jönsson. Institutionen för Elektro- och informationsteknik ESS010 - Gästföreläsning: Radio 1