Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Лекция 18-Беспроводные (редакт.).ppt
Содержание
- 1. Лекция 18-Беспроводные (редакт.).ppt
- 2. Перспективы мобильности
- 3. Система радиосвязиЭто система передачи, в которой сигналы электросвязи передаются посредством радиоволн, распространяющихся в пространстве
- 4. Диапазон частотРадиоволнами принято называть электромагнитные волны с
- 5. Для ТКСВесь спектр радиочастот разбивается на диапазоны
- 6. Диапазоны частот и области их применения
- 7. РадиоэлектроникаТермин РЭ охватывает радиотехнику, оптоэлектронику и акустическую
- 8. Акустика Ряд важных задач электроники решается с
- 9. Гидроакустика В гидроакустике используют широкий диапазон колебаний
- 10. О полосе частотВажнейшей характеристикой диапазона частот является
- 11. Низкие частоты
- 12. Средние частоты
- 13. Высокие частоты
- 14. СВЧ
- 15. Все выше и выше…
- 16. Возможности и ограниченияДля передачи телевидения с полосой
- 17. Радиочастотные и аналоговые ИСХотя с формальной
- 18. Радиочастотные ИС КМДП типаЕсли говорить о проектировании
- 19. Области примененияДиапазон СДВ используется для дальней связи
- 20. Повышаем частоту – сокращаем длинуМировая тенденция –
- 21. Простейшая схема радиосвязи
- 22. Области примененияОдносторонняя связь приемлема, например, в службах
- 23. Двухсторонняя связьДля оперативного обмена информацией между пунктами
- 24. Схема двухсторонней связи
- 25. Дуплексная связьДвухсторонняя радиосвязь, при которой связь между
- 26. Поток мощностиОпределим мощность сигнала на входе приемника
- 27. Всенаправленное и направленное излучение
- 28. С учетом усиления и КПДОбычно используются направленные
- 29. Принимаемы сигналПрием сигнала осуществляется также направленной антенной
- 30. Параметры антенныЭффективная площадь антенны (Аа) – апертура
- 31. Мощность сигнала в приемникеВ результате из
- 32. В децибелах Переходя к уровням сигналов, получим:
- 33. Не совпадает с расчетомВ реальных условиях распространения
- 34. Поправочный коэффициентЭто отличие учитывают путем введения «множителя
- 35. Расчет принимаемого сигналаС учетом «множителя ослабления» мощность
- 36. Пример Построить диаграмму уровней сигнала, если
- 37. Ответы pпд = 10lg/(1Вт/1мВт)
- 38. Слайд 38
- 39. Передающий трактТочке 1 соответствует мощность на выходе
- 40. В каналеНа пути от передающей к приемной
- 41. Приемный трактЗа счет усиления приемной антенны уровень
- 42. Многоканальные системы радиосвязиКак и проводные системы передачи,
- 43. Многоканальная дуплексная система радиосвязи
- 44. Аппаратура системы радиосвязиКаналообразующая аппаратура (КОА) обеспечивает формирование
- 45. Линейный трактСтанции систем радиосвязи (СРС), в том
- 46. ОО передающие станцииСтвол СРС состоит из оконечного
- 47. Преобразование В радиопередатчике (Пд) спектр сигнала сдвигается
- 48. Антенно-фидерный трактПо АФТ передаваемые сигналы подводятся к
- 49. Излучение антенны
- 50. Случай 1Такая ситуация описывает системы мобильной связи
- 51. Усиление антенны не зависит от длины волныК
- 52. Длинные волныПолученное соотношение свидетельствует о том, что
- 53. Оптимум для спутниковой и авиационной связиОднако при
- 54. Оптимум для сотовых системДля наземных сотовых систем
- 55. Случай 2Эта ситуация описывает системы «точка-точка»К каким
- 56. Высокие частотыДля таких систем можно считать Аа=Gaλ2/4π~constОтсюда
- 57. Оптимальные длины волнВыгодными в этом случае оказываются
- 58. Случай 3Этот вариант описывает системы связи «точка-многоточка» с терминалами (стационарными или мобильными) которые оборудованы направленными антеннами
- 59. Спутниковые системы К таким системам относятся:спутниковые системы
- 60. Наземные радиосистемыК этому классу систем относятся наземные
- 61. Мощность приемникаТогда для Рпр=const[Gалд(f)Gалр(f)]/f 2при условииGалд(f) ~ const, Gалр(f) ~ f 2ИмеемРпр=const
- 62. Поиск оптимальных частотМощность сигнала на выходе приемной
- 63. В приемном трактеНа приемном конце радиолинии часть
- 64. Схема радиопередатчикаЛинейный сигнал (ЛС) поступает на вход
- 65. Структурная схема радиопередатчика
- 66. Преобразование частотСмеситель и гетеродин образуют преобразователь частоты,
- 67. Предаваемый сигналПреобразованный сигнал после усиления в усилителе
- 68. Радиоприемник Сигнал принятый антенной, фильтруется полосовым фильтром
- 69. Схема супергетеродинного приемника
- 70. Скачать презентанцию
Перспективы мобильности
Слайды и текст этой презентации
Слайд 3Система радиосвязи
Это система передачи, в которой сигналы электросвязи передаются посредством
радиоволн, распространяющихся в пространстве
Слайд 4Диапазон частот
Радиоволнами принято называть электромагнитные волны с частотами до 3х1012
Гц
Однако в радиосвязи используется не весь диапазон частот
Слайд 5Для ТКС
Весь спектр радиочастот разбивается на диапазоны таким образом, что
крайние частоты отличаются в 10 раз
В ТКС-ах используются радиоволны с
длинной волны от нескольких километров до миллиметров, а в оптическом диапазоне – от десяти микрометров до долей микрометра
Слайд 7Радиоэлектроника
Термин РЭ охватывает радиотехнику, оптоэлектронику и акустическую электронику
Волнами радиодиапазона
(радиоволнами) называют электромагнитные волны с частотой колебаний f от 3
кГц до 3ГГц и длинной волны в свободном пространстве λ= e/f от 100 км до 0,1=0,05 мм
Слайд 8Акустика
Ряд важных задач электроники решается с помощью акустических, чаще
всего продольных механических колебаний
Это относится к гидроакустическим колебаниям в водной
среде, в которой радио волны распространяться не могут
Слайд 9Гидроакустика
В гидроакустике используют широкий диапазон колебаний от сотен герц
до сотен килогерц.
Из-за относительно малой скорости распространения колебаний в воде
(v ~ 1,5 км/ч) в ней возбуждаются сравнительно короткие гидроакустические волны длиной волны λ= v/f от метров до сантиметров и миллиметров.
Слайд 10О полосе частот
Важнейшей характеристикой диапазона частот является полоса используемых частот,
которая определяет возможную пропускную способность диапазона частот и возможность передачи
широкополосной информации в этом диапазоне частотЧем выше диапазон частот, тем шире полоса частот этого диапазона
Слайд 16Возможности и ограничения
Для передачи телевидения с полосой частот одного телевизионного
канала 6 МГц КВ диапазон и более низкие диапазоны частот
(СВ, ДВ) являются непригоднымиВ сантиметровом диапазоне волн только в полосе частот от 3 ГГц до 6 ГГц (1/9 часть ширины сантиметрового диапазона волн) можно передать всю информацию, которая передается во всех диапазонах длин волн, включая дециметровый
Слайд 17Радиочастотные и
аналоговые ИС
Хотя с формальной точки зрения радиочастотный диапазон
охватывает спектр частот от 3 кГц до 3 ТГц, говоря
о радиочастотных ИС, имеют, прежде всего, в виду гигагерцовый диапазонАнализ более низких частот (мегагерцовые) относят к предмету, который называют «Аналоговые ИС (Основы схемотехники)»
Слайд 18Радиочастотные ИС КМДП типа
Если говорить о проектировании радиочастотных ИС на
основе КМДП, то на современном уровне развития технологии имеют в
веду диапазон максимальных частот до 3-10 ГГцПрогнозы развития электронной техники дают основания предполагать, что через 5-8 лет эти границы раздвинуться до 100 ГГц и более
Слайд 19Области применения
Диапазон СДВ используется для дальней связи с подводными лодками
в погруженном состоянии
Диапазоны КВ, СВ, ДВ, исп. для целей радиовещания
и телеграфной связи на большие расстоянияДиапазон 40-60 МГц исп. для создания метеорных систем телеграфной связи на расстоянии до 2 000 км и др.
Слайд 20Повышаем частоту – сокращаем длину
Мировая тенденция – освоение все более
высокочастотных диапазонов частот
Основными диапазонами волн для современных телекоммуникационных радиосистем
являются дециметровые и сантиметровые диапазоны длин волнМиллиметровый диапазон находится в процессе освоения
Слайд 22Области применения
Односторонняя связь приемлема, например, в службах оповещения, передачи метеорологической
информации
По этому принципу организованно звуковое и телевизионное вещание
Слайд 23Двухсторонняя связь
Для оперативного обмена информацией между пунктами используется двухсторонняя радиосвязь,
при которой возможен одновременный обмен информацией без переключения аппаратуры
Один компонент
аппаратуры обеспечивает передачу сигналов в направлении от пункта А в пункт В, другая - в обратном направлении
Слайд 25Дуплексная связь
Двухсторонняя радиосвязь, при которой связь между пунктами «А» и
«Б» реализуется одновременно, называется дуплексной
При дуплексной радиосвязи передача в одном
и другом направлениях передается на разных несущих частотах f1 и f2, а передача осуществляется одновременно с приемом
Слайд 26Поток мощности
Определим мощность сигнала на входе приемника (Рс) с помощью
следующих вычислений
Плотность потока мощности (П0), создаваемая ненаправленным (изотропным) излучателем в
свободном пространстве на расстоянии R равна П0=Р/4πR2, где Р-мощность, подводимая к излучателю.
Слайд 28С учетом усиления и КПД
Обычно используются направленные передающие антенны с
коэффициентом усиления Gалд
Энергия к ним подводится по антенно-фидерным трактам
(АФТ) с КПД ηфПоэтому в направлении главного лепестка диаграммы направленности передающей антенны плотность потока мощности П0=РлдGалдηф/4πR2
Слайд 29Принимаемы сигнал
Прием сигнала осуществляется также направленной антенной с эффективной площадью
Аа и усилением Gалд
А от нее по фидеру с КПД
ηфлд сигнал поступает к приемникуРпр= П0 Аа ηфлд
Слайд 30Параметры антенны
Эффективная площадь антенны (Аа) – апертура – связана с
ее коэффициентом усиления (Gа) соотношением
Аа = Gа λ2/4π
Слайд 31Мощность сигнала
в приемнике
В результате из приведенных формул получаем
Pпр= Pпд Gапд ηфпд Gапр ηфпр/Mсв,
где Mсв=(4πR/λ)2 - основные потери при распространении радиоволн в свободном пространстве
Слайд 32В децибелах
Переходя к уровням сигналов, получим:
рпр=рпд+gалд+eфпд+gалр+eфпр-mсв,
где рпр =
10lgРпр; gалд =10lgGапд; eфпд = 10lgηфпд; mсв = 10lgMсв и
т.д.
Слайд 33Не совпадает с расчетом
В реальных условиях распространения радиоволн мощность, сигнала
на входе приемника отличается от расчетной из-из влияния земной поверхности,
погодных условий и других случайных факторов
Слайд 34Поправочный коэффициент
Это отличие учитывают путем введения «множителя ослабления свободного пространства»
V(t)
V(t)=EP/ET
Где EP - реальная, а ET - теоретическая
(в свободном пространстве) напряженность поля
Слайд 35Расчет принимаемого сигнала
С учетом «множителя ослабления» мощность реально сигнала на
входе приемника равна Рпр = РсV2(t)
С помощью полученных соотношений можно
рассчитать и построить диаграмму уровней радиосигнала при его прохождении от выхода передатчика до входа приемника
Слайд 36Пример
Построить диаграмму уровней сигнала, если Pпд
= 1 Вт
Gапд = Gапр = 104 ηфпд = ηфпр = 0,5
R = 50 км
λ = 5 см
V(t) = 0,5
Слайд 37Ответы
pпд = 10lg/(1Вт/1мВт) = 30
дБм
gапд = gапр = 10lg(104)
= 40 дБeфпд = eфпр = 10lg(0,5) = -3 дБ
mсв = 20lg(4π*50*105/5) = 140 дБ
v(t) = 20lg V(t) = - 6 дБ
Слайд 39Передающий тракт
Точке 1 соответствует мощность на выходе передатчика
При прохождении
сигнала по фидеру его уровень уменьшается на величину -3 дБ
Поэтому
на входе антенны (точка 2) уровень сигнала равен 26 дБмПередающая антенна увеличивает мощность, излучаемую в направлении приемника, на 40 дБ
Слайд 40В канале
На пути от передающей к приемной антенне уровень сигнала
уменьшается на величину 140 дБ
По этому в точке 4 уровень
сигнала равен -73 дБмМножитель «ослабления поля свободного пространства» v(t) вносит дополнительные потери (-6 дБ) в сигнал (пунктирные линии на диаграмме)
Слайд 41Приемный тракт
За счет усиления приемной антенны уровень сигнал увеличивается на
40 дБ (точка 5)
После прохождения по приемному фидеру на входе
приемника (точка 6) уровень сигнала равен –36 дБ
Слайд 42Многоканальные системы радиосвязи
Как и проводные системы передачи, подавляющее большинство систем
радиосвязи являются многоканальными
При этом обычно используют частотное или временное разделение
каналовК настоящему времени наибольшее распространение получило временное разделение в сочетании с цифровыми методами передачи сигналов
Слайд 44Аппаратура системы радиосвязи
Каналообразующая аппаратура (КОА) обеспечивает формирование группового сигнала из
множества подлежащих передаче первичных сигналов электросвязи (на передающем конце) и
обратное преобразование группового сигнала в множество первичных сигналов (на приемном конце)Такое оборудование располагается обычно на сетевых станциях и узлах коммутации первичной сети ВСС
Слайд 45Линейный тракт
Станции систем радиосвязи (СРС), в том числе те, на
которых проводится выделение, введение и транзит предаваемых сигналов, как правило,
территориально удалены от сетевых станций и узлов коммутацииПоэтому в состав большинства СРС входят соединительные линии (СЛ)
Вместе со средой (трактом) распространения радиоволн радиосистема связи образует линейный тракт, или ствол
Слайд 46ОО передающие станции
Ствол СРС состоит из оконечного оборудования (ОО) ствола
и радиоствола
В ОО на передающей стороне формируется линейный сигнал, состоящий
из группового и вспомогательных служебных сигналов, которыми модулируется высокочастотные колебания промежуточной частоты в модулятореС выхода ОО на вход передатчика поступает сигнал промежуточной частоты (обычно 70 МГц), промодулированный линейным сигналом
Слайд 47Преобразование
В радиопередатчике (Пд) спектр сигнала сдвигается (преобразуется) в заданный
рабочий диапазон частот, а его мощность увеличивается до номинального значения
Слайд 48Антенно-фидерный тракт
По АФТ передаваемые сигналы подводятся к антенне А1, которая
обеспечивает излучение радиоволн в нужном направлении
В большинстве современных двусторонних СРС
для передачи и приема радиосигналов противоположных направлений используется общий АФТ
Слайд 50Случай 1
Такая ситуация описывает системы мобильной связи «точка-многоточка» с всенаправленными
антеннами мобильных терминалов
Стационарная базовая станция должна обеспечивать работу системы в
заданном секторе обслуживанияАнтенна базовой станции может быть всенаправленной, либо секторной (многолучевой), но с заданным числом секторов или лучей многолучевой антенны
Слайд 51Усиление антенны не зависит от длины волны
К таким системам связи
относятся наземные сотовые системы мобильной связи, связь аэродромной станции с
самолетами, системы спутниковой мобильной связи и др.Для этой ситуации Gалд(f)=Gапр(f)=const и мощность сигнала на выходе приемной антенны описывается выражением Рпр = const/f2 = const*λ2
Слайд 52Длинные волны
Полученное соотношение свидетельствует о том, что мощность полезного сигнала
возрастает с длинной волны
Более выгодными являются длинноволновые диапазоны частот
Физически это
связано с тем, что при увеличении длины волны растет апертура приемной антенны (например, растет длина и эффективная площадь четвертьволновой штырьковой антенны), что и приводит к увеличению сигнала на выходе приемной антенны
Слайд 53Оптимум для спутниковой и авиационной связи
Однако при уменьшении рабочей частоты
вместе с ростом сигнала начинают возрастать шумы на выходе приемной
антенны (например, космические)Оптимальные частоты для этой связи лежат в метровом диапазоне частот
Слайд 54Оптимум для сотовых систем
Для наземных сотовых систем мобильной связи необходимо
дополнительно учитывать помехи в городе от систем зажигания автомобилей, которые
растут быстрее чем λ2Для сотовых систем получается свой оптимальный диапазон частот, несколько отличный от предыдущего
Слайд 55Случай 2
Эта ситуация описывает системы «точка-точка»
К каким системам относятся радиорелейные
линии связи, радиолинии межспутниковой связи, каналы связи «космический аппарат-наземный центр»
с направленными антеннами терминалов
Слайд 56Высокие частоты
Для таких систем можно считать Аа=Gaλ2/4π~const
Отсюда с учетом Рпр=const[Gалд(f)Gалр(t)]/f2
имеем Рпр=const*f2
В этом случае мощность полезного сигнала на выходе приемной
антенны растет с увеличением частоты сигнала![Высокие частотыДля таких систем можно считать Аа=Gaλ2/4π~constОтсюда с учетом Рпр=const[Gалд(f)Gалр(t)]/f2 имеем Рпр=const*f2В этом случае мощность полезного сигнала](/img/thumbs/8818730169dcaeafe809c5a35dd46bab-800x.jpg "Лекция 18-Беспроводные (редакт.).ppt Высокие частотыДля таких систем можно считать Аа=Gaλ2/4π~constОтсюда с учетом Рпр=const[Gалд(f)Gалр(t)]/f2 имеем")
Слайд 57Оптимальные длины волн
Выгодными в этом случае оказываются наиболее высокочастотные освоенные
диапазоны длин волн (оптические, миллиметровые)
Это справедливо для свободного пространства, например,
для межспутниковой связи
Слайд 58Случай 3
Этот вариант описывает системы связи «точка-многоточка» с терминалами (стационарными
или мобильными) которые оборудованы направленными антеннами
Слайд 59Спутниковые системы
К таким системам относятся:
спутниковые системы связи и телевещания,
в которых зона обслуживания формируется диаграммой направленности антенны космического аппарата
спутниковые
системы связи с многолучевой антенной, которые формируют на поверхности земли примыкающие друг к другу соты
Слайд 60Наземные радиосистемы
К этому классу систем относятся наземные радиосистемы «точка-многоточка» с
терминалами с направленными антеннами создаваемыми для организации высокоскоростной «последней мили»
Зона
обслуживания системы определяется диаграммой направленности антенны базовой станции в горизонтальной плоскости
Слайд 61Мощность приемника
Тогда для
Рпр=const[Gалд(f)Gалр(f)]/f 2
при условии
Gалд(f) ~ const, Gалр(f) ~
f 2
Имеем
Рпр=const
![Мощность приемникаТогда для Рпр=const[Gалд(f)Gалр(f)]/f 2при условииGалд(f) ~ const, Gалр(f) ~ f 2ИмеемРпр=const](/img/thumbs/4102bb756c870a712912011df56c551c-800x.jpg "Лекция 18-Беспроводные (редакт.).ppt Мощность приемникаТогда для Рпр=const[Gалд(f)Gалр(f)]/f 2при условииGалд(f) ~ const, Gалр(f) ~ f 2ИмеемРпр=const")
Слайд 62Поиск оптимальных частот
Мощность сигнала на выходе приемной антенны не зависит
от выбираемого диапазона частот
Оптимальными в таком случае являются диапазоны частот
с минимальными внешними шумами и минимальным поглощением сигнала при его распространении в атмосфере
Слайд 63В приемном тракте
На приемном конце радиолинии часть энергии радиоволн усиливается
приемной антенной (А2) и поступает на вход приемника (Пр)
В приемнике
осуществляется частотная фильтрация принимаемого сигнала, обратное преобразование его рабочей частоты на промежуточную и необходимое усилениеС выхода радиоствола сигнал ПЧ поступает на ОО, где происходит его демодуляция и выделяются групповой и вспомогательные служебные сигналы
Слайд 64Схема радиопередатчика
Линейный сигнал (ЛС) поступает на вход модулятора (М), где
модулирует колебания промежуточной частоты (fпр), вырабатываемые в задающем генераторе (Г1)
После
усиления в усилителе промежуточной частоты (УПЧ) передатчика модулированный сигнал ПЧ подается на вход смесителя (СМ), на второй вход которого поступает ВЧ сигнал от гетеродина передатчика (Г2)
Слайд 66Преобразование частот
Смеситель и гетеродин образуют преобразователь частоты, с помощью которого
осуществляется перенос спектра сигнала в рабочий диапазон частот передатчика (например,
в СВЧ диапазон)На входе смесителя с помощью полосового фильтра (ПФ) выделяется преобразованный сигнал с частотой |fпр +fГ2| или |fпр-fГ2|
Слайд 67Предаваемый сигнал
Преобразованный сигнал после усиления в усилителе мощности (УМ) через
АФТ поступает в передающую антенну
В передатчиках, работающих на длинных,
средних и коротких волнах, обычно используют АМВ передатчиках УКВ и СВЧ диапазонов применяются ЧМ и ФМ
Слайд 68Радиоприемник
Сигнал принятый антенной, фильтруется полосовым фильтром (ПФ) и поступает
на вход смесителя (СМ) через малошумящий усилитель (МШУ) или непосредственно
На выходе смесителя частота принятого сигнал преобразуется в промежуточную fпр
После усиления в УПЧ сигнал демодулируется (ДМ) и поступает в оконечное оборудование
