DISTORSIUNILE LENTILELOR - MODULATIA FOTO TELEGRAFICA

DISTORSIUNILE LENTILELOR

Exista asa numitele aberatii de sfericitate si de cromatism. Aberatiile de sfericitate (distorsiuni) se datoreaza faptului ca razele de lumina paralele cu axa optica a lentilei trec prin focar numai daca sunt suficient de aproape de axul optic al lentilei. Pentru razele mai indepartate exista alte focare si imaginea rezulta neclara.

Aberatiile de cromatism se datoreaza faptului ca indicele de refractie a sticlei optice depinde de lungimea de unda a luminii si implicit exista focare diferite pentru fiecare culoare.

Este deci necesara o sursa optica monocromatica (greu de obtinut) si atunci se prefera sisteme optice de compensare, diafragme, etc.

MODULATIA FOTO TELEGRAFICA

Semnalul de imagine are spectrul cuprins intre zero si o frecventa maxima f_max Frecventa zero corespunde explorarii unor campuri albe sau negre uniforme, iar cea maxima explorarii celor mai subtiri linii.

Frecventa maxima depinde de viteza de explorare, de dimensiunile detaliilor

(si deci ale spotului) si de dimensiunea imaginii transmise.

Sa calculam frecventa maxima a semnalului de date filtrat, aplicat modulatorului. Ea este numeric egala cu inversul perioadei care se obtine pentru puncte albe si negre de dimensiuni minime, repetate periodic. De aici rezulta f_max = 1/T = v/2d unde v este viteza de explorare. Timpul de transmisie este t₀ = L/v, unde L este lungimea totala a cursei spotului, L = (H/d) x 1 = S/d, iar S aria paginii.

Rezulta de aici : f_max = S/2 x t₀ x d

Frecventa maxima este proportionala cu aria explorata si invers proportionala cu timpul de transmisie si cu patratul diametrului spotului luminos. In realitate, conform normelor tehnice distanta intre linii se alege mai mare decat d astfel incat pentru f_max = 1000 Hz si d = 0,2 mm, rezulta t₀ = 6 la 10 minute.

Cai de reducere a timpului de transmisie sunt putine si astfel banda de frecvente este data, cel mult se poate mari f_max pana la limita teoretica de 1550 Hz (exista doua benzi laterale dupa modulatie, iar canalul are banda de 3400 - 300 =3100 Hz)

Dimensiunea spotului nu trebuie marita, deoarece scade calitatea serviciului prin scaderea rezolutiei la explorare, dimensiunile colii A4 sunt standardizate.

Raman doua cai care nu apar explicit in formula lui f_max si anume fie se foloseste modulatia multinivel, deci se folosesc modemuri performante : 4800 sau

9600 b/s, fie se foloseste comprimarea datelor prin eliminarea redundantei; in acest scop se foloseste codarea Huffman.

Ambele cai sunt folosite la aparatele FAX din grupul G3.

Modulatia la aparatele din grupurile G1 si G2 se face cu MA - BLD avand frecventa purtatoare 1300 Hz sau 1900 Hz. Se utilizeaza si modulatia de frecventa, alegandu-se frecventa centrala f_c = 1900 Hz si deviatia de frecventa Df =400 Hz precum si modulatia de amplitudine cu banda reziduala MA - BLR.

Diametrele tamburilor si deci latimea paginii sunt standardizate la urmatoarele valori corelate si cu rezolutia pe verticala:

Modulatia de amplitudine cu doua benzi laterale si purtator (MA - BLD - P) este dezavantajoasa din toate punctele de vedere, cu exceptia simplitatii echipamentului. Examinand fig.2.8. se constata ca f_max B 2, ceea ce este foarte putin, raportat la limita maxima tangibila.

Expresia semnalului emis este s(t) m(t) cos w_p t, unde m(t) reprezinta semnalul de imagine, de simplu curent. In fig.2.9. se reprezinta dependenta curentului generat de celula fotoelectrica in functie de tensiunea aplicata, pentru diferite fluxuri luminoase incidente.

Se constata existenta unei tensiuni de taiere - uT care impiedica generarea curentului indiferent de fluxul incident. Aceasta se datoreaza legilor efectului fotoelectric.

Energia fotonului incident este utilizata pentru a efectua "travaliul de extractie" - Te - specific fiecarui metal si pentru a imprima o anumita viteza electronilor extrasi. Deci hv Te + Ec.

Daca tensiunea uT este capabila sa opreasca electronul cu energia cinetica Ec, curentul se anuleaza.

Deci uT e Ec=(mv)/2=hv-Te,unde e este sarcina electronului, iar v si h sunt frecventa luminoasa si constanta lui Planck. Deoarece curentul exista si in absenta tensiunii externe, fotocelula este un generato electric.

Dependenta curentului de fluxul luminos este liniara, pentru o tensiune constanta i i₀ + kF_i, unde i₀ este curentul de intuneric, generat de radiatii invizibile.

Dependenta curentului de tensiune este de forma : i = S(u + u_r), unde panta

S depinde direct de fluxul luminos si implicit de semnalul de imagine. In final curentul are expresia :

i = (S₀ + S_i cos w_i) (uT + U cos Wt)

S-a aplicat celulei o tensiune sinusoidala de frecventa W si amplitudine U care constituie chiar purtatorul. Fluxul incident F_i s-a considerat de forma    sinusoidala intervenind in relatia de mai sus prin termenul S_i cos w_i t deoarece este modulat.

Acest flux are si o componenta constanta, deoarece modulatia este un    semnal de simplu curent, adica nu exista flux negativ. Termenul constant a fost inglobat in S₀.

Efectuand produsele in aceasta relatie constatam ca apar doi termeni nedoriti si anume : primul este componenta de curent continuu S₀ uT care se elimina simplu printr-un condensator si al doilea este componenta S_i uT cos w_i t care este un semnal in banda de baza si se elimina de catre filtrul de banda emisie (cu conditia sa nu se suprapuna benzii laterale inferioare).

In formula apar doi termeni utili : primul este termenul S₀ U cos W t, o tensiune de frecventa purtatoarei si serveste la demodularea prin redresare; acest termen nu contine informatie si incarca inutil canalul, micsorand protectia la zgomote si al doilea termen S_i U cos W t cos w_i t care este semnalul MA util cu doua benzi laterale :

S_MA = 1/2 S_i U cos (W w_i ) t + 1/2 S_i U cos (W w_i ) t

Schema de modulatie (fig. 2.10.) consta dintr-o sumare a semnalului celulei cu purtatorul, produsul util fiind obtinut prin folosirea neliniaritatii celulei. Capacitatea parazita a celulei poate fi compensata printr-un montaj in punte, cu un brat constituit dintr-o fotocelula identica.

Modulatorul in inel poate fi folosit dar trebuie tinut seama de faptul ca semnalul modulator este in banda de baza si nu trece prin transformatoare.

Este necesar un amplificator diferential cuplat rezistiv cu modulatorul (fig. 2.11.). Se pot folosi si modulatoare integrate specializate.

Pentru a mari frecventa maxima de imagine si deci viteza de transmisie se foloseste modulatia de amplitudine cu rest de banda laterala si purtator rezidual (MA-RBL-PR) care permite o scadere de circa 1,5 ori a timpului necesar transmisiei. Spectrul utilizat apare in fig. 2.12. si se constata o simetrie impara perfecta in vecinatatea frecventei purtatoare.

Conform celor aratate in paragraful anterior este necesara si o simetrie in vecinatatea frecventei Nyquist, care aici coincide cu f_max. Un reziduu de purtator trebuie transmis pentru a asigura sincronizarea de purtator la receptie, detectia fiind coerenta.

La emisie, filtrul trece-banda elimina aproape total banda laterala superioara (BLS), taind putin si din cea inferioara.

Prin inmultire cu purtatorul, doua componente din vecinatatea purtatorului produc semnale identice in banda de baza, care se aduna :

[a cos (w_y Dw) t + ( 1 - a) cos (w_p Dw) t] cos w_p t =

=1/2 a cos Dw t + 1/2 (1-a) cos Dw t+= a/2 cos Dw t

Simetria imperfecta duce la reproducerea defectuoasa a frecventelor joase, zonele albe si negre apar 'manjite '. La tipurile mai vechi s-a folosit o detectie de anvelopa, cu redresare ca si in televizoarele alb-negru. Este necesar ca purtatorul transmis sa fie de amplitudine mare, pentru a reduce distorsiunile neliniare.

Sa analizam receptia unei componente de semnal cu amplitudinea a si frecventa w_p Dw prin metoda necoerenta.

s(t) = a cos (w_p Dw) t + A cos w t =

= (A + a cos Dw t) cos w t - a sin Dw t sin w t = I_(t) cos [w_p t + q_(t)

=A²+a²+2Aacos Dw t

Daca a<<A este valabila relatia:

si detectorul cu diode va reproduce mesajul de imagine a cos Dw t.

Spre deosebire de transmisiunea alfabetica cu MA-RBL, transmisiunea

facsimil nu necesita sincronizare de bit, ceea ce simplifica receptia.

Modulatia de frecventa se foloseste in telegrafie pentru a mari protectia la

Perturbatii.