RADIO - JA TV - VASTAANOTTIMET

RADIO - JA TV - VASTAANOTTIMET

1. JOHDANTO

Radiotekniikka tarkoittaa menetelmiä, joilla tuotetaan, käsitellään, tutkitaan, mitataan tai hyödynnetään radioaaltoja ja jotka tekevät mahdolliseksi erilaisia radiotoimintoja esimerkiksi kiinteä tietoliikenne( radiolinkit), siirtyvä tietoliikenne (matkapuhelimet jne.), yleisradiotoiminta ( ääniradio ja televisio), satelliittitietoliikenne. Radioaallot hyödyttävät siis käyttäjäänsä monissa sovelluksissa mutta voivat samalla häiritä toista käyttäjää. Tästä syystä radiotaajuuksien käytöstä eri sovelluksiin sovitaan kansainvälisin sopimuksin.

Antenneilla lähetetään ja vastaanotetaan radioaaltoja. Aaltojohdossa etenevä lähetysteho pyritään siirtämään antennilla mahdollisimman tehokkaasti vapaaseen tilaan tai päinvastoin, vapaasta tilasta aaltojohdon kautta vastaanottimeen. Antenneja tarvitaan lähes kaikissa radiotekniikan sovelluksissa. Radiotaajuuksien käytön voimakas kasvu asettaa antenneille yhä tiukempia vaatimuksia. Antennien rakenne vaihtelee suuresti riippuen mm. taajuudesta ja käyttötarkoituksesta.

Kokonaisen radiojärjestelmän toiminta riippuu lähettimen, vastaanottimen ja antennin ominaisuuksista sekä radioaaltojen etenemisestä yhteysvälillä. Jos lähetysteho ja osatekijöiden vahvistukset ja vaimennukset tunnetaan, saadaan vastaanotettu ja ilmaistu signaalin teho selville. Vastaanotetun tehon lisäksi muita järjestelmän toiminnan kannalta tärkeitä tekijöitä ovat mahdollinen modulaatiomenetelmä, stabiilius, muiden järjestelmien aiheuttamat häiriöt, kohina jne.

Radiolähettimen toimintataajuuden tulee yleensä olla hyvin tarkka, jotta radioyhteys ei häiritse muita radioyhteyksiä. Tästä syystä lähettimen taajuus tavallisesti perustuu kvartsikideoskillaattoriin, jonka taajuus on 1- 40 MHz. Lähettimessä on modulaattori, joka moduloi lähetteen halutulla tavalla. Modulaattori muuttaa signaalin amplitudia, taajuutta tai vaihetta. Modulaatio voi olla joko analogista tai digitaalista.

Vastaanottimet ovat useinmiten ns. supervastaanottimia. Niissä antennista tuleva signaali vahvistetaan ensin suurtaajuusvahvistimessa ja syötetään sekoittimeen. Suurtaajuusvahvistimen vahvistus on tyypillisesti 10 - 20dB ja kohinalämpötila mahdollisimman pieni. Sekoittimeen syötetään signaaliin verrattuna suuritehoinen paikallisoskillaattorisignaali. Paikallisoskillaattori on tyypillisesti puolijohdeoskillaattori, joka on vaihelukittu tarkalle taajuudelle. Sekoittimen ulostulosta saadaan välitaajuussignaali. Välitaajuus on audiotaajuutta suurempi; siitä nimitys supervastaanotin. Pääosa vastaanottimessa tarvittavasta vahvistuksesta on välitaajuusvahvistimessa, jonka vahvistus on tyypillisesti 70 - 100dB. Välitaajuusvahvistimen kaistanleveys pyritään tekemään signaalin kaistanleveyden suuruiseksi. Demodulaattori erottaa informaation välitaajuisesta signaalista ja demodulaattorin rakenne riippuu käytetystä modulaatiomenetelmästä.( RADIOTEKNIIKKA, Antti Räisänen - Arto Lehto).

VSB-modulaatiossa käytetään kuvakantoaaltoa, jota amplitudimoduloidaan videosignaalilla. Modulaation seurauksena kantoaallon ylä- ja alapuolelle syntyy sivukaista, jonka leveys on sama kuin moduloivan signaalin. Kun toinen sivukaista leikataan vain osittain pois ja kantoaalto säilytetään, puhutaan VSB- ( tynkäsivukaista) modulaatiosta. TV-lähetyksissä käytetään VSB-modulaatiota, koska VSB-vastaanotin on yksinkertaisempi kuin SSB-vastaanotin. Suomessa käytössä oleva VSB-standardi on pääpiirteissään seuraava. Suurtaajuuskanavan kaistanleveydeksi on määritelty 7 MHz VHF-taajuuksilla ja 8 MHz UHF-taajuuksilla. FM-äänikantoaalto sijaitsee 5.5 MHz ja digitaalinen NICAM äänikantoaalto sijaitsee 5.85 MHz kuvakantoaallon yläpuolella.( VIDEOTEKNIIKKA, Pentti O A Haikonen)

Yleisradiotoiminta on joukkotiedotusta, jonka välineinä ovat radio ja televisio.Aäniradiolähetyksessä käytetään LF-, MF-, ja HF- alueilla AM-modulaatiota ja VHF-alueella (ULA) FM-modulaatiota. TV-lähetyksessä käytetään AM-modulaatiota kuvainformaation siirtoon ja FM-modulaatiota ääni-informaation siirtoon. ULA-ääniradiossa siirrytään lähitulevaisuudessa myös digitaaliseen modulaatioon.(RADIOTEKNIIKKA, Antti Räisänen - Arto Lehto).

2. TYÖN KULKU

2.1. Annettu tehtävä

Työssä tehdään mittauksia lähinnä vastaanottimien ilmaisimilta. Tällöin saadaan selville eräitä suurtaajuus- ja välitaajuusasteista riippuvia ominaisuuksia.

2.2. Käytetyt välineet

- Stereovastaanotin

- TV-vastaanotin

- Signaaligeneraattori

- Pyyhkäisygeneraattori

- Palkkigeneraattori

- Oskilloskooppi

2.3. Mittauksia stereovastaanottimelta

Työ aloitettiin avaamalla vastaanotin ja kytkimme signaaligeneraattorin antenniliittimeen ja oskilloskooppi FM-ilmaisimelle (IC1, nasta 8). FM-osasta mittasimme seuraavanlaisia suureita. Aluksi mittasimme vastaanottimen herkkyyden säätämällä RF-tasoa niin että kohina kuului muttei häirinnyt pahasti. Saimme vastaanottimen herkkyydeksi +31,0 dB mV. Seuraavaksi mittasimme lineaarisuutta siten, että moduloimme kolmioaallolla ja tarkastelimme ilmaistun signaalin mahdollista kaarevuutta. Havaitsimme että suurennettaessa moduloivaa signaalia, ilmaistu signaali kaareutui ja piennettäessä se leveni. Sitten mittasimme välitaajuusasteen kaistanleveyden muuttamalla kantoaallon taajuutta niin, että signaalin spektri kulkee päästökaistan yli. Se ilmeni siten, että ilmaistu signaali tuli näkyviin ja ja sen jälkeen katosi, erotus on sitten kysytty välitaajuusasteen kaistanleveys. Saimme välitaajuusasteen kaistanleveydeksi 370 kHz. Sitten mittasimme pientaajuus kaistanleveyden siten, että suurensimme moduloivan sinisignaalin taajuutta, kunnes ilmaistu signaali alkoi vaimentua, -3 dB:n piste.

2.4. Mittauksia TV-vastaanottimelta

Vastaanotinta emme avanneet vaan käytimme vastaanottimen takaa löytyviä liittimiä. Ensin mittasimme välitaajuusasteen läpäisykäyrän siten, että kytkimme pyyhkäisygeneraattorin antenniliittimeen ja oskilloskoopin videoliittimeen. Otimme oskilloskoopin X-poikkeutusgeneraattorilta kuten aina pyyhkäisymittauksissa. Valitsimme alueen 60-120 MHz ja viritimme vastaanottimen sille. Pienensimme pyyhkäisyaluetta siten, että oskilloskoopin kuvapinnalle saimme näkyviin välitaajuusasteen läpäisykäyrän sopivan levyisenä. Sen leveys oli 6-7 MHz.

2.5. Mittaukset videolta

Kytkimme palkkigeneraattorin antenniliittimeen ja annoimme oskilloskoopin olla edelleen videoilmaisimella, nyt se oli normaalissa mittausmuodossaan aika-akselilla. Vertasimme ilmaisimen videosignaaleja alkuperäisiin siis palkkigeneraattorilta saataviin.Valitsimme palkkigeneraattorilta palkkikuvan ja poistimme siitä värit, jonka jälkeen mittasimme ilmaisimelta saatavasta signaalista häiriön suuruuden. Jos häiriö on sinimuotoista, lasketaan signaalihäiriösuhde kaavalla:

S/H = 20 lg (U_V/U_h) dB , jossa U_V = valkean ja mustan tason erotus

ja U_h = häiriön suuruus huipusta huippuun

Jos häiriö on kohinaluontoista, lasketaan signaalikohinasuhde kaavalla:

S/H = 20 lg (5 U_V/ Un ) jossa Un = kohinan suuruus huipusta huippuun

Teimme mittaukset RF-tasoilla 10 mV ja 100mV.

U_V = 0.8 V

U_h = 30 mV

S/H = 20 lg (U_V/U_h) dB

S/H = 20 lg ( 0.8V/ 30mV)

S/H = 28,5 dB

Toisella kaavalla laskettuna, kun vaimennus oli 20 dB:tä

S/H = 20 lg (5 U_V/ Un )

S/H = 20 lg (5* 0.8V/ 30 mV)

S/H = 42.5 dB

Seuraavaksi vaimennus oli 40 dB:tä samalla kaavalla

S/H = 20 lg (5*0.8V/ 100 mV)

S/H = 32 dB

Seuraavaksi vaimennus oli 60 dB:tä samalla kaavalla

S/H = 20 lg (5*0.8V / 1V)

S/H = 12 dB

3. Vastaukset työ-ohjeen kysymyksiin:

Sekoittimen tehtävä on muuttaa signaalin taajuus niin, että signaalin sisältämä informaatio säilyy. Sekoittimia voidaan käyttää lähettimissä ylössekoittimina, jolloin informaatio sekoitetaan kantoaaltoon, ja vastaanottimissa alassekoittimina. (Radiotekniikka, Räisänen Antti- Lehto Arto).

4. Lähdekirjallisuutta

RADIOTEKNIIKKA, Räisänen Antti - Lehto Arto

VIDEOTEKNIIKKA, Pentti O A Haikonen