gastenboek (N/A) | disclaimer

persoonlijk

vakantie

school

links

Telecommunicatie

Op deze pagina vindt u informatie over het vak Telecommunicatie. Het vak telecommunicatie heb ik gevolgd als onderdeel van mijn opleiding elektrotechniek aan de Hanzehogeschool Groningen. We hebben de theorie behandeld aan de hand van het boek 'Telecommunicatie voor het HBO' van W. Sterken en J.M.M. Stieger.

Enkele termen uit de telecommunicatie:

versterking, demping en niveau

- signaalversterking
Bij het versterken van elektrische signalen wordt een hoeveelheid gelijkstroomvermogen omgezet in een hoeveelheid signaalvermogen.
Bij signaalversterking hoeft het uitgangsvermogen niet hoger te zijn dan het ingangsvermogen, bijvoorbeeld in het geval van een actief filter.

- signaaldemping
Bij signaaldemping gaat er elektrische energie van een informatiesignaal geheel of gedeeltelijk verloren.

- vierpool
Een vierpool is een element met ingangs- en uitgangsspecificaties. Er worden de volgende eigenschappen gespecifieerd: Ingangs- en uitgangsimpedantie, overdracht van ingang naar uitgang en overdracht van uitgang naar ingang (oftewel de terugwerking) Meestal wordt een lineair, tijdinvariant systeem bedoeld, maar niet lineariteiten of tijdvarianties kunnen ook in rekening gebracht worden. De h-, y- of s- parameters in allerlei elektroniche schakelingen zijn in feite (varianten op) vierpoolspecificaties. Een vierpool wordt ook wel een tweepoort genoemd.

- decibel
De Bel is een maat om vermogensverhoudingen in uit te drukken. Het betreft een logaritmische maat. Veelal gebruikt men de uitdrukking decibel, het tienvoudige van een Bel, omdat de Bel een vrij grote eenheid is.

- definitie Bel en dB

A_p = log(^P_out/_{P_in}) [B]

A_p = 10 · log(^P_out/_{P_in}) [dB]

- spanningsverhoudingen in decibel.

A_p = 20 · log(^U_out/_{U_in}) [dB]

- de decibel als relatieve maat

- de decibel als absolute maat
- niveaudiagrammen

stoorsignalen
- elektromagnetische interferenties
- ruissignalen
- ruisbronnen
- thermische ruis
- stroomruis
- halfgeleiderruis
- signaal/ruis-afstand
- signaal/ruis-verhouding
- het ruisgetal

transmissieleidingen
- kwasi- en niet-kwasi stationaire toestand
- karakteristieke impedantie van een kabel
- de telegraafvergelijkingen
- voortplaningssnelheid van een staande golf
- verkortingsfactor
- lopende en staande golven op een kabel
- reflectie
- de ingangsimpedantie van een kabel
- ...

De studiewijzer telecom:
De aangegeven opgaven zijn aanbevolen opgaven.
Probeer van elk hoofdstuk minstens vier opgaven te maken
Over H19 is een aanvullend dictaat op de HELO beschikbaar.

H 3 opdrachten: 1, 3, 5, 6, 10, 11
H 4 opdrachten: 2, 3, 4, 6, 7, 8
H 16 opdrachten : 1, 3, 4, 5
H 16 opdrachten : 11, 12, 15, 18, 20

H6 opdrachten: 2, 3, 5, 7, 1, 4, 6
H7 opdrachten: 2, 4, 6, 8, 3, 5, 7
H 5 opdrachten : 1, 3, 4, 7, 9
H 5 opdrachten : 10, 11, 12, 13,14

H 8 opdrachten : 1. 2, 3
H 11 opdrachten : 1, 2, 3, 4, 5

Practicum 1
23 feb H 9 opdrachten : 2, 6, 7, 8, 3, 9
H 9 opdrachten : 12, 13, 14, 15, 16, 17

Practicum 2
8 mrt H12 opdrachten: 3, 9, 10, 16, 17
H13 opdrachten: 2, 4, 6, 7, 13, 14

Practicum 3
15 mrt H18 opdrachten: 4, 6, 8, 10, 12, 13
H19 opdrachten: 25, 26, 29, 31, 34

Practicum 4
22 mrt H10 opdrachten: 1, 2, 3, 6, 7, 8 9, 10, 11, 12, 13, 14

Bij het tentamen telecom ligt het accent op de onderwerpen die ook op het practicum naar voren zijn gekomen. Het gaat hierbij om de volgende hoofdstukken:

H3 Rekenen in dB

H4 alleen Pn = kTB (in verband met H19)

H5 !

H6 alleen paragraaf 4

H9 van Besselfuncties hoef je niet de formules te kennen , wel tabellen gebruiken (zie practicum)

H10 alleen paragraaf 7

H11

H12 en 13 13.1 t/m 13.4

H16

H18 alleen paragraaf 3

H19 Alleen bijlage +blz 469

Een aanvulling ja, van Marien van Westen, voor alle studenten. (plaatjes missen ja, maar die kun je er zelf wel bij denken ja)

Satelliettransmissie

(Aanvulling bij H19 van Telecommunicatie voor het HBO van Sterken en Stieger)

In de figuur hiernaast is schematisch de zender (Transmitter) en ontvanger (Receiver) aangegeven. De zender heeft een vermogen Pt. Dit vermogen wordt toegevoerd aan de zendantenne. Door het bundelend effect van deze antenne lijkt het vermogen een factor Gt groter.

Zou de zendantenne een isotrope straler zijn, dan zou het vermogen van deze zender op een afstand d verdeeld zijn over een bol met een oppervlakte van 4 p d² . Door de bundeling van de antten wordt het vermogen verspreid over een oppervlakte Ao. De Gain van de zendantenne kan dus geschreven worden als Gt = 4 p d²/A0

Het product Pt . Gt noemen we Effective Isotropic Radiated Power (EIRP).

Vaak wordt de antenne winst uitgedrukt in dB, 10 log Gt .

De afstand van de zender tot de ontvanger bedraagt d meter .

De ontvangstantenne bevindt zich in de door de zender uitgezonden bundel. Deze bundel bestrijkt een oppervlakte Ao, terwijl de ontvangstantenne zelf een oppervlakte Ar heeft.

Het ontvangen vermogen Pr is dan :

De gain van de ontvangstantenne kan berekend worden uit:

Hierin is Ar de effectieve oppervlakte van de antenne en l de golflengte van de straling.

Meestal wordt de gain uitgedrukt in de diameter D van de paraboolantenne. Rekening houdend met verliezen komen we dan op : Gr » 0.65 (pD/l)² .

(Volgens deze formule vinden we dan dat bij f=9 GHz en D=1m de versterking 37,6 dB is. In figuur 19.13 op blz 468 wordt uitgegaan van 40 dB. Blijkbaar is hier de factor 0,65 iets groter genomen).

Combineren we bovenstaande formules dan vinden we :

De factor (4p d / l)² wordt ook wel de ‘free space path loss’ genoemd.

N.B. Het lijkt in deze formule net alsof de verliezen frequentieafhankelijk zijn. Dit komt omdat we de ontvangstantenne beschreven hebben in termen van gain, in plaats van oppervlakte. Voor een antenne met vaste afmetingen verdwijnt de frequentieafhankelijkheid, omdat de gain op een omgekeerde manier van de frequentie afhankelijk is.

Vaak zijn we niet geïnteresseerd in het ontvangen vermogen op zich, maar in het onvangen vermogen in relatie tot het ruisvermogen. De signaal-ruisverhouding is namelijk veel belangrijker.

Meestal is de thermische ruis de belangrijkste ruisbron in een ontvanger. Dit ruisvermogen kunnen we schrijven als Pn = k Tr B (zie H4 van Sterken en Stieger). Tr is hier de effectieve ruistemperatuur van de combinatie van antenne en ontvanger.

Alle ruisbronnen worden dus geconcentreerd gedacht in een weerstand op temperatuur Tr.

Delen we formule (1) door Pn dan krijgen we :

We zien dus dat de signaal-ruisverhouding bepaald wordt door

a. 1/ kB . In een gegeven ontvangstsysteem is dit een constante.

Pt.Gt = EIRP van de zender.

c. (l/4pd)² de free-space-path-loss.

d. Gr/Tr de verhouding tussen ontvangstantenne gain en effectieve ontvangerruistemperatuur = receiver figure of merit.

N.B. Vaak wordt deze formule omgezet in logaritmische vorm:

10 log (Pr/Pn) = -10 log (kB) + 10 log (EIRP) +20 log (l/4pd) + 10 log (Gr/Tr)

Hebben we te maken met een communicatiesatelliet in een geostationaire baan, dan liggen de EIRP en free-space-path-loss vast en hangt de signaal-ruisverhouding alleen af van het receiver figure of merit.

Als de LNC (low Noise Convertor) die in de antenne is ingebouwd van goede kwaliteit is, dan kunnen we het verlies verwaarlozen. De factor a in formule 19.3 kunnen we dan bij benadering gelijk stellen aan 1. Formule 19.3 wordt dan:

Als we in het daar gegeven voorbeeld a=1 maken wordt G/T = 24,9 dB, inderdaad een klein verschil.

Een voorbeeld.

Een geostationaire satelliet heeft een zender met een vermogen van 20 W en een parabool antenne met een versterking van 50 dB. Gezonden wordt op een frequentie van 10 GHz.

50 dB gain = 100 000 maal. EIRP = 20 . 100 000 = 2000 000 = 63 dB

Als de bandbreedte 100 MHz is, is 10 log (kB) = -148,6 dB

de free-space-path-loss in dB is 20 log (0,03 / 4 . 3,14 . 3,6.10⁷ ) = -203,6 dB

In dit voorbeeld is de S/N (in dB) dus - - 148,6 +63 -203,6 + 10 log Gr/Tr)

S/N = 8,0 dB + 10 log Gr/Tr

Volgens Tabel 19.2 (blz. 472) is G/T van een 80 cm schotel gelijk aan 7 dB. We hebben hier dus een S/N verhouding van 15 dB.