יום שישי, 5 בספטמבר 2014

הנדסאי אלקטרוניקה ומחשבים מערכות תקשורת מה שצריך לדעת תרגילים שאלות תשובות חומר לימודי חומר מפורט סיכומים הסברים מושגים פירושים

הנדסאי אלקטרוניקה ומחשבים מערכות תקשורת מה שצריך לדעת תרגילים שאלות תשובות חומר לימודי חומר מפורט סיכומים הסברים מושגים פירושים

מערכות אלקטרוניות ג' ט' תשובות פתרונות מועד קיץ שאלות מבגרויות עם פתרונות מלאים

מערכות תקשורת א'

מערכות תקשורת היא מערכת שמעבירה מידע ממקור המידע אל צרכן המידע.
מהו בדיוק המונח מידע אנחנו לא יודעים להגדיר, אולם אנחנו מרגישים אינטואיטיבית (תחושתית) שאנחנו מבינים מהו.

מה שניתן לעשות במידע הוא לכמת אותו (לחלק אותו לכמויות).
לדוגמה לא נוכל להגיד אם באינציקלופדיה יש יותר מידע מאשר בספר השיאים של גינם, אולם כל אחד מהם כתוב באותיות ה- א' ב' ובמספרים ונוכל לומר כמה אותיות ומספרים מאותו סוג מופיעים בכל אחד מהספרים.

תהליך כזה יכול לאפשר לנו להעביר מידע דרך מערכת התקשורת מהר יותר.
אם ניתן את הסימן הייחודי הקצר ביותר לאות שמופיעה הכי הרבה פעמים... וכך הלאה עד שניתן את הסימן הייחודי הארוך ביותר (קצר עד כמה שניתן) לאות שמופיעה הכי פחות פעמים, ניצור דרך חסכונית להעביר מידע, המטרה שלנו היא להעביר את אותו מידע עם פחות סימנים וזאת הדרך.



דוגמה למערכת תקשורת רדיו מסחרי




(מתמר ממיר את השינויים בצפיפות האוויר לאותות חשמליים, מתמר פועל גם ליהפך)
(תווך - התחום בו הגלים האלקטרומגנטים עוברים במרחב)

באיור מופיעה דוגמה למערכת תקשורת - רדיו מסחרי. הקריין מעביר את המידע על ידי מסר פיזיקלי שהוא השינוי בצפיפויות האוויר הנגרמות על ידי מיתרי הקול ומעבר האוויר בלוע.
לכל אחת מההברות יש צורה אופיינית של תנודות סביב האפס.

התנודות האלה נכנסות למיקרופון שמתמיר את השינויים בצפיפויות האוויר לאות חשמלי בעל התנהגות זהה. האות הזה נכנס למשדר שמגביר את האות ומעביר אותו, תהליך זה נקרא תהליך של אפנון.


גל דיבור המידע (תדר נמוך)


גל נושא (תדר גבוה, בתהליך של אפנון)




אות הדיבור המשדר מוזן אל אנטנה הזה מזין את המתמר (רמקול) שהתנודות שהוא יוצר על ידי הממברנה שמשנה את צפיפויות האוויר יוצרת מסר פיזיקלי בדומה למסר המקורי.
מסר זה נקלט על ידי הצרכן.


סכמה מלבנית של מערכות תקשורת כללית

במערכת אלקטרונית מתארים את המרכיבים הפונקציונליים שלן מערכת התקשורת באמצעות סכמת מלבנים.




במהלך הקורס הזה לא נדון במתמרים, אלא במערכת תקשורת שתראה בהתאם לסכמת המלבנים הבאה:




רעשים:
רעש תרמי - הוא רעש שנוצר כתוצאה מטמפרטורה:
קיימת האפשרות שגם אם נגד לא יהיה מחובר לכלום הוא יהיה בעל מתח.
חום מאיץ את תנועת האלקטרונים בו - מאיץ את המתח.
קור מעיט את תנועת האלקטרונים בו - מעיט את המתח.

רק ב 273 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, אין שום מתח.


אם הרעש יהיה יותר גדול מהאות לא יהיו הפרעות ולא יהיה ניתן לשמוע את האות, לכן צריך להקטין את הרעשים.

אחד הפתרונות הוא לקרר את המקלט בלוויינים (אשר משדרים את האות).



עיוותים:
מטרתה של מערכת התקשורת היא להעביר את המסר בנאמנות, היא רוצה שהצרכן יקבל אות זהה למה שהיא שידרה.

יש במקלט ובמשדר מגברים שצריכים להגביר בדיוק כמו שצריך. ברגע שהאות מתעוות זה בעייתי, צריך לתכנן את זה בתנאים הנכונים.


הפרעות:
הפרעות יכולות להיגרם על ידי מנועים חשמליים - ניתן לשמוע טרטור, חוטי חשמל שעוברים לידם ועוד.




בקורס זה נלמד רק על מערכת תקשורת בסיסית המופיעה בתרשים.
הטיפול במערכת התקשורת היה פשוט, אלמלא לא היו מתווספים למערכת רעשים, עיוותים והפרעות.
גורם משמעותי שיש להתחשב בו בתהליך התכנון של מערכת התקשורת הוא הרעש התרמי, בכל רכיב: נגד, טרנזיטור, חוטים וכו' קיימת תנועה אקראית של אלקטרונים בכיוונים שונים שיוצרת מתח (קטן מאוד) על הרכיב, ככל שהטמפרטורה גבוהה  יותר התנועה של האלקטרונים מהירה יותר והמתח הזה עולה.
רק בטמפרטורת האפס המוחלט של קלווין, 273 מעלות צלזיוס מתחת לאפס אין תנועת אלקטרונים ומתח הרעש התרמי הוא אפס.

עיוותים נוצרים כתוצאה מעבודה שרכיבים אינם מזונים או שהתיישנו או לא תוכננו כנדרש.

דוגמה לעיוות:


הפרעות נוצרות כתוצאה מהשפעה של גורמים חיצוניים: ברקים, ניצונות של מנועים חשמליים, מקור מתח גבוה, טרטור מנועי אופנועים.
כל הגורמים האלה מתווספים למערכת האלקטרונית כאילו השפיעו עליה בתווך.

יחידות של זמן (שניות – sec) t
יחידות של תדר (הרצים – HZ) f
שם: mily
סימון: m
ערך מספרי: 10^(-3)
שם: kilo
סימון: K
ערך מספרי: 10^(3)
שם: mirco
סימון: µ
ערך מספרי: 10^(-6)
שם: mega
סימון: M
ערך מספרי: 10^(6)
שם: nano
סימון: n
ערך מספרי: 10^(-9)
שם: Giga
סימון: G
ערך מספרי: 10^(9)




משמעות
שם
זמן מחזור אחד
T  
תדר = מספר מחזורים בשנייה אחת 
F = 1/T
(למדא) אורך מחזור
Λ=C/F=C*T
מהירות האור
C = 3*10^8 m/sec





חלוקת סקלת גלי רדיו

גלי רדיו בתדרים שונים מוקצים לטובת שימוש כזה או אחר:
  • גלים ארוכים (LW) בתחום שמתחת ל-300Khz. לגלים אלו יכולת עבירות טובה בקרקע, והם מאפשרים כיסוי שטח גבוה בהשוואה לתחומים אחרים. על פי ה-ITU, אזור מס' 1 (הכולל אתאירופהאפריקההמזרח התיכוןהמפרץ הפרסיברית המועצות לשעבר, ומונגוליה) יכולים להשתמש בתדרים 148.5 עד 283.5KHz שבתחום זה לטובת שידורי רדיו, שנעשים לרוב ב-AM באמצעות גל נושא בכפולות של 9KHz.
  • גלים בינוניים (MW) בתחום 500-1600KHz, לרוב בשידורי AM
  • גלים קצרים (SW) בתחום 1.7-30MHz, בהם מקובלות שיטות שידור מגוונות. משמשים בדרך כלל לשידורי תחנות רדיו לטווח רחוק במיוחד (מדינות רבות) ולתקשורת בין חובבי רדיו
  • תג"מ (תדר גבוה מאוד) בתחום 30-88MHz, משמש לתקשורת רדיו טקטית בצה"ל ובצבאות רבים אחרים.
  • שן כחולהWi-Fi בתקנים 802.11b, ‏802.11g ו-802.11n, טלפונים אלחוטיים ותנורי מיקרוגל בתחום 2.4GHz
  • Wi-Fi בתקן 802.11a ו-802.11ac בתחום 5GHz
  • טלוויזיה אנלוגית - בתחומים:
    • VHF: 70-88MHz, 108-200MHz
    • UHF: 200-700MHz
  • רדיו אנלוגי בשיטת אפנון FM בתחום 88-108MHz
  • רדיו דיגיטלי - בתחום 174-218MHz (Band III) ב-VHF וכן בתחום 1.454-1.492GHz ב- L-Band
  • טלפון סלולרי אנלוגי ודיגיטלי- בסביבות 800-900MHz וכן בסביבות 1800-1900MHz
  • לווין ומכ"ם - סביבות 10GHz ומעלה
גלי הרדיו מעל 1GHz מתאפיינים בדרך כלל בעבירות הדומה מאוד לעבירות של קרני אור, כלומר כל דבר החוסם אור חוסם אותם במידה רבה מאוד. תכונה זו מתגברת ככל שעולה התדירות.


תת-תחום בעבריתתת-תחום באנגליתכינויתחוםאורך גל
תדר קיצוני נמוךExtremely low frequencyELF3 - 30 Hz10,000 - 100,000 ק"מ
תדר סופר נמוךSuper low frequencySLF30 - 300 Hz1,000 - 10,000 ק"מ
תדר אולטרה נמוךUltra low frequencyULF300 Hz - 3 kHz100 - 1000 ק"מ
תדר נמוך מאודVery low frequencyVLF3 - 30 kHz10 - 100 ק"מ
תדר נמוךLow frequencyLF30 - 300 kHz1 - 10 ק"מ
תדר בינוניMedium frequencyMF300 - 3000 kHz100 - 1000 מטר
תדר גבוהHigh frequencyHF - ת"ג3 - 30 MHz10 - 100 מטר (גלים קצרים)
תדר גבוה מאדVery high frequencyVHF - תג"מ30 - 300 MHz1 - 10 מטר
תדר אולטרה גבוהUltra high frequencyUHF - תא"ג300 - 3000 MHz10 - 100 ס"מ
תדר סופר גבוהSuper high frequencySHF3 - 30 GHz1 - 10 ס"מ
תדר קיצוני גבוהExtremely high frequencyEHF30 - 300 GHz1 - 10 מ"מ

חלוקה של תדרי הגיגה ומעלה

כינויתחום תדרמקור השם
L1 - 2 GHzLong wave
S2 - 4 GHzShort wave
C4 - 8 GHzCompromise between S and X
X8 - 12 GHzככל הנראה קיצור לכינוי של סימון המטרות במערכת לבקרת אש, אשר בעבר השתמשו בתחום זה.
Ku12 - 18 GHzKurz-under
K18 - 27 GHzKurz (בגרמנית: קצר)
Ka27 - 40 GHzKurz-above
V40 - 75 GHz
W75 - 110 GHz
mm 110 - 300 GHz




פירוק פוריה של אותות מחזורים

המתמטיקאי פוריה פירסם תאוריה על פיה כל אות מחזורי ניתן לפרק לכפולות שלמות של אותות סינוסידיאלים שהם אותות סינוס וקוסינוס שהם כפולה שלמה של התדר היסודי
F=1/T
מאחר וצלילי (מוזיקה ודיבור) הם מחזוריים והם ניתנים לפירוק לאותות סינוסידיאלים ובמערכות תקשורת נהוג בדרך כלל לטפל באות הסינוידיאלי שהוא בתדר הגבוה ביותר המרכיב את האות.
מכאן ואילך אות המידע בכינה למערכת יהיה אות סינוס או קיסינוס.


פאזור רדיוס עם מעגל אות sin

פאזור רדיוס מעגל אות cos

















אם מציירים את ההיטל של פאזור (רדיוס וקטור) המסתובב מעגל נגד כיוון השעון על ציר ה-y, לאורך צער הזמן מקבלים אות sin כאשר הסיבוב מתחיל באפס מעלות, וכאשר הסיבוב מתחיל בתשעים מעלות נקבל אות cos.

נגדיר ω (מהירות זוויתית), זוהי המהירות הזוויתית של הגל המתקדםך או לחילופים המהירות הזוויתית של הפאזור המסתובב.

מספר המעלות במעגל: 360 מעלות.

ω = 2πf
 2π -360 מעלות
f - מספר הסיבובים בשנייה




הצגה בתחום התדר ספקטרום התדרים
הצגה בתחום התדר נוחה יותר בתקשורת מאשר הצגה בתחום הזמן. בתחום התדר הציר האופקי הוא ציר התדרים (ציר x), כלומר ביחידות של Hz הרצים, ואילו הציר האנכי (ציר y) הוא האמפליטודה (המשרעת) המופיע באותו תדר (נמדד בוולטים).

באות מאופנן AM הספקטרום מורכב משלושה רכיבים עיקריים:
רכיב הכל הנושא בתדר fc באמפליטודה AC.
רכיב הפס התחתון בתדר fc-fm בגובה AM/2.
רכיב הפס העליון בתדר fc+fm בגובה AM/2.



הספק מתח ישר DC

P=V^2/R

הספק במתח חילופים - מתח פעיל

P=V^2/2R


הספק הגל הנושא
PC=AC^2/2R

נתונה לנו הנוסחה:
ma= AM/AC
AC= AM/MA



PC=(AM/MA)^2/2R





נוסחאון במערכות תקשורת א' לכיתה י"ג
נוסחאות עזר בטריגונומטריה:
sinαcosβ= (sin(α+β)+sin(α-β))/2

cosα∙cosβ = (cos(α+β)+cos(α-β))/2

sinαsinβ = (cos(α-β)-cos(α+β))/2


אפנון תנופה

XAM(t)= Ac[1+macosωmt]cosωct
XAM(t) =Accosωct+(maAc/2) cos)ωc+ωm (t+(maAc/2) cos)ωc-ωm (t



מושגים ונוסחאות
XAM(t)[v] - ערך רגעי של מתח בגל מאופנן AM
Ac[v] - תנופת הגל הנושא
m- AM מקדם אפנון 
f[Hz] - תדר הגל הנושא
ω[rad/sec] - מהירות זוויתית (תדר זוויתי) של הנושא
Am[v] תנופת הגל המאפנן

ωm = 2πfm
ωc = 2πfc

ma  =  (Am/Ac)


VUSB(max)[v] – התנופה של פס הצד העליון
VLSB(max)[v] – התנופה של פס הצד התחתון
VUSB(max) = Am/2

VLSB(max) = Am/2  


fUSB[Hz] – התדר של פס הצד העליון
fLSB[Hz] – התדר של פס הצד התחתון
fUSB = fc+fm

fLSB = fc-fm

BW[Hz] – AM רוחב פס ל גל מאופנן

BW =2fm

Pc[W] – הספק הגל הנושא

Pc= Ac^2/2R

R[Ω] – התנגדות העומס

PAM [W] – AM הספק גל מאופנן
PAM = Pc+ PUSB+ PLSB

PUSB[W] – הספק של פס הצד העליון
PLSB[W] – הספק של פס הצד התחתון

PUSB=PLSB= Pc(ma^2/4)


PAM = Pc(1+ ma^2/2)

ηAM נצילות שידור ב-

η = 1/(1+(2/ ma^2)) 




שאלה 
תחנת רדיו משדרת אות בשיטת האפנון AM. האות המשודר נתון בביטוי:

XAM(t)=10cos(2π∙2∙10^6t)+2cos(2π2.01∙10^6∙t)+2cos(2π1.99∙10^6∙t)

האות המשודר נקלט על ידי אנטנה שהתנגדותה היא  50Ω.
א. סרטט את ספקטרום התדרים של האות המאופנן. ציין בסרטוט את התדר ואת העוצמה של כל אחד מקווי הספקטרום.
ב. חשב את ההספק של פס צד אחד.
ג. סרטט את צורת הגל של האות המאופנן, כפונקציה של הזמן. בסרטוט סמן את ערכי מתח השיא ואת זמני המחזור של אות המידע ושל האות הנושא.

פתרון

איך ניגשים לתרגיל כזה: יש לנו את הביטוי של האות המאופנן AM, אנחנו נוציא ממנו ארבעה נתונים:

אנחנו לא צריכים לזכור כלום, כי לנו את הנוסחה הבאה בדף הנוסחאות:
XAM(t) =Accosωct+(maAc/2) cos)ωc+ωm (t+(maAc/2) cos)ωc-ωm (t
ניתן לפרק את הנוסחה הזאת לפי הנוסחאות שגם מציינות בדף הנוסחאות:

ωm = 2πfm
ωc = 2πfc


XAM(t)=Accos2πfc t+(maAc/2) cos2π) fc+fm (t+(maAc/2) cos2π) fc-fm (t



לפני הנוסחה הזאת:
ma  =  (Am/Ac)
והנתון שנימצא במשוואה: (maAc/2)
נוכיח:

שינוי נושא נוסחה לנוסחה:
Am =maAc

נציב את זה בנתון שנימצא במשוואה:
maAc/2 = Am/2
ונקבל פיתוח סופי של המשוואה:
XAM(t)=Accos2πfc t+(Am/2) cos2π) fc+fm (t+(Am/2) cos2π) fc-fm (t


ניתן לראות בבירור את AC.


יש תדירויות שאנחנו צריכים למצוא (לפעמים הסדר שלהם במשואה לא יהיה כמו שבנוסחה), ניתן לדרג אותם לפי הסדר כך:
fc-fm = 1.99*10^6  הכי קטן
fc = 2*10^6 בינוני
fc+fm  = 2.01*10^6 הכי גדול

Ac = 10  הוא לפני המספר הבינוני

maAc/2 = Am/2= 2 הוא נימצא איפה שהמספר הכי גדול והמספר הכי קטן
 Am/2= 2 
 Am= 4 

עכשיו ניגש אל השאלה:
"סרטט את ספקטרום התדרים של האות המאופנן. ציין בסרטוט את התדר ואת העוצמה של כל אחד מקווי הספקטרום."

התבנית של יצירת ספקטרום התרים היא:




*מדובר בפס צד עליון, ופס צד תחתון (לא הספק)

בתרגיל שלנו כך נראה ספקטרום התדרים:


פתרון סעיף ב': חשב את ההספק של פס צד אחד.

לא נותר לנו אלה לאתר את הנוסחה של הספק פס צד אחד בנוסחאון:


PUSB[W] – הספק של פס הצד העליון
PLSB[W] – הספק של פס הצד התחתון

PUSB=PLSB= Pc ∙(ma^2/4)


נחשב את Pc ואת ma.

נתחיל ב ma
מצאנו בהקדמה לסעיף א
Am = 4
Ac = 10
ma  =  (Am/Ac)

ma  =  (4/10)= 0.4

נחשב  Pc
PcAc^2/2R
A=  10 v
R = 50Ω
Pc= 10^2/2*50=1 W



PUSB=PLSB= 1 ∙(0.4^2/4) =  0.04 W.


נעבור לסעיף ג'
"סרטט את צורת הגל של האות המאופנן, כפונקציה של הזמן. בסרטוט סמן את ערכי מתח השיא ואת זמני המחזור של אות המידע ושל האות הנושא."

התבנית של צורת הגל של האות המאופנן כפונקציה של הזמן:

צורה של גל קוסינוס למעלה, וצורה של גל קוסינום הפוך למטה.

נתחיל לחשב כל פרט ופרט:


Am = 4
Ac = 10

Ac+Am=10+4= 14 v
Ac-Am= 10-4= 6v
fc = 2*10^6  
fc+fm  = 2.01*10^6

fm=fc+fm-fc  = 2.01-2= 0.01*10^6

זמן מחזור אות המידע
Tm = 1/fm =  1/0.01*10^6=   0.1*10^(-3)

זמן מחזור אות גל הנושא Tc = 1/fc =  1/2*10^6 = 0.5*10^(-6)



כך זה ייראה:



























































תרגיל נוסף לסיכום הנושא:
נתונה הנוסחה של AM:

XAM(t)=30cos2π2*10^3*t+12cos2π1.65*10^3*t+12cos2π2.35*10^3*t

רשום את ערכם של המשתנים הבאים על פי הנוסחה:
א
1. משרעת אות המידע AM.
2. משרעת גל הנושא AC.
3. תדר אות המידע fm.
4. תדר הגל הנושא fc.
5. מקדם האיפנון ואחוז האיפנון. 
6. את רוחב הפס BW.
ב. שרטט את הספקטרום של האות המאופנן וציין ערכי אמפליטודה על גבי השרטוט.
    ג. שרטט את גל ה AM כפונקציה של הזמן, ציין על גבי השרטוט ערכי מתח וזמן.
ד. חשב את נצילות השידור




פתרון התרגיל

XAM(t)=Accos2πfc t+(Am/2) cos2π) fc+fm (t+(Am/2) cos2π) fc-fm )t



XAM(t)=30cos2π2*10^3*t+12cos2π1.65*10^3*t+12cos2π2.35*10^3*t
א.
1)
Am/2 = 12
Am=24 V.
2) AC = 30 V.
3) 
fc+fm= 2.35*10^3 (Hz)
fc =2*10^3 (Hz)
fc-fm = 1.65*10^3 (Hz)



fm = fc+fm-fc= 2.35-2= 0.35*10^3 (Hz)

4) fc = 2*10^3 (Hz)

5)

על פי הנוסחה

ma  =  (Am/Ac)
ma  =  (24/30) = 0.8
0.8*100= 80%.

6) על פי הנוסחה
BW =2fm
BW = 2* 0.35 = 0.7*10^3.


ב)

ג)

AC = 30 v.
AM = 24 v.

AC-AM = 30-24 = 6v.
AC+AM = 30+24 = 54 v.


Tm = 1/0.35*10^3 = 2.85*10^(-3)

Tc =  1/2*10^3 = 0.5*10^(-3)



































DSB - Double side supressed carrier


אות מידע

X(t)=AM*COSωmt



גל נושא

C(t)=AC*COSωct


אפנון AM

Ac[1+ma*cosωmt]cosωct


אפנון DSB



XDSB(t)=AC*X(t)cosωct
כפל בין הגל הנושא לאות המידע


AC*(AM*COSωmt)cosωct

נעזר בנוסחה
cosα∙cosβ = (cos(α+β)+cos(α-β))/2

AC*AM((cos(ωct-ωmt)+cos(ωct-ωmt))/2)

AC*AM((cos(ωc-ωm)t+cos(ωc-ωm)t)/2)

XDSB(t)=(AC*AM/2)*cos(ωc-ωm)t+(AC*AM/2)*cos(ωc-ωm)t)

ספקטרום של אפנון תנופה DSB




מעגל עקרוני של DSB



YAM(t)= Ac[1+maX(t)]cosωct
ZAM(t)= Ac[1-maX(t)]cosωct
XDSB(t)=YAM(t)-ZAM(t)
=2ma*ACX(t)coscosωct.



single side band אפנון פס צד אחד

cos(x)


ההזה ב 90 מעלות:


-sin(x)




מגברים


נוסחאות שצריך לדעת:
הנוסחאות הללו נמצאות בדף הנוסחאות




S.N.R [db] - יחס אות לרעש
Ps-  הספק האות [w]
Pn - הספק הרעש [w]







NF= ספרת הרעש של המגבר
Psi - הספק אות מבוא [w]
Pso - הספק אות מוצא [w]
Pni - הספק רעש מבוא [w]
Pno - הספק רעש מוצא [w]
G - הגבר ההספק של המגבר  (Pso / Psi)












NF T - ספירת הרעש הכוללת של N מגברים


יש לזכור להמיר את כל מספר שהוא ביחידות דציבל (db) למספר רגיל, על ידי הנוסחה (הנוסחה להמרה לא מופיעה בדף הנוסחאות):





נוסחה שאין בדף הנוסחאות וחשוב מאוד לזכור

 הוכחה לכך שזאת נוסחה נכונה:









שאלה עם פתרון מלא, הסבר מפורט של הפיתרון, איך לפתור צעד אחר צעד

Psi=1 m W
Pni=2 micro W.
א. חשב את הספק האות והספק הרעש במוצא המגבר A.
ב. חשב את סיפרת הרעש הכוללת במערכת.
ג.חשב את יחס האות לרעש במוצא המערכת.
ד. חשב את הספק הרעש במוצא המערכת ואת הספק הרעש הפנימי במוצא של המערכת.


תשובה מלאה פתרון מלא


א. המטרה שלנו היא למצוא את Psi (הספק האות)במוצא של המגבר A ואת Pno (הספר הרעש) במוצא של המגבר A. 

הנתונים שלנו:



Psi=1 m W
Pni=2 micro W
NF1= 4
G1= 4

תחילה נשתמש בנוחה הבאה:




נציב את הנתונים



נעשה פעולות מתמטיות ונבודד את הנעלמים שלנו




נשתמש בנוסחה



נציב את הנתונים


G1=4
Psi=1 m W


מצאנו נתון אחד ממה שהשאלה ביקשה מאיתנו למצוא, נציב את Pso בתוך המשוואה שהגענו אליה ויהיה לנו רק את Pno (הנתון השני שהתבקשנו למצוא)




Pso=32 micro.


ב. התבקשנו למצוא את סיפרת הרעש הכוללת במערכת, אנחנו צריכים להשתמש בנוסחה הבאה:








NF T - ספירת הרעש הכוללת של N מגברים


כמו כן יש לזכור כמו שכתוב לעיל איפה שכל הנוסחאות הרלוונטיות, שיש להמיר את כל המספרים שבדציבל למספרים ביחידות רגילות על פי הנוסחה שלמטה (וגם לעיל)



G2=10^(10/10)=10
NF2=10^(3/10)=1.995

נציב בנוסחה



NF(T)= 4.248.



ג.

אנחנו צריכים למצוא יחס אות לרעש במוצא המערכת בעצם שזה בעצם:
Pso/Pno

נשתמש במשוואה הבאה:



הנתונים שלנו יהיו:
נשתמש בנתונים משום שהם רלוונטים
Psi=1 m W
Pni=2 micro W.

אנחנו נשתמש בספרת הרעש הכוללת, משום שהיא ספירת הרעש של המערכת כולה, ואנחנו צריכים למצוא את היחס של האות לרעש במוצא של המגבר.

NF(T)= 4.248.

נציב ונקבל:


Pso/Pno = 117.702.




ד. אנו מתבקשים למצוא את הספק הרעש במוצא המערכת.
אנו צריכים להבין כי מדובר במגברים, זאת אומרת שנכנס לנו הפק רעש (Psi) ויש לנו במקרה הזה שני מגברים: שמגבירים אותו. ההגברה היא כפל, מגבירים פי כמה.. זאת אומרת ש- Psin מוגבר בהגבר של המגבר הראשון.. ואז בהגבר של המגבר השני: שההגבר מתבצע בצורה של כפל. נוכל לומר את הביטוי הבא:

Psi*G1*G2 = Pso הספק האות במוצא המערכת

1*10^(-3)*4*10= 40 mW.

את הספק הרעש בייאת המערכת נוכל למצוא על פי היחס שמצאנו בסעיף ג'.


40^(-3)/Pno = 117.702.

Pno = 339 microW.


הספק הרעש הפנימי במוצא המערכת

על פי אותו עיקרון שתיארתי בתחילת סעיף ד' מתבסס העיקרון הזה, רק שהפעם יש לנו גם רעש פנימי.
זאת אומרת שהספק הרעש במוצא שווה להספק הרעש במבוא כפול כל ההגברים שהוא עובר והחידש הוא שמוסיפים לזה את הרעש הפנימי.

הספק הרעש במוצא = הספק הרעש במבוא*כל ההגברים שהוא עובר + רעש פנימי

Pni=2 micro W
Pno = 339 microW.

רעש פנימי X


339*10^(-6)= 2*10^(-3)*4*10+X


X=259 microW.









אם היו שואלים אותי את השאלה הבאה:

שנה את סדר המגברים לקבלת ספרת רעש מזערית בdb וחשב את ספרת הרעש ביחידות db.



כדי לקבל ספרת רעש מזערית אנחנו צריכים לסדר את המגברים באופן הבא:
המגבר הראשון יהיה בעל ספרת הרעש הקטנה ביותר.. ככה עד שהמגבר השני יהיה בעל ספירת הרעש הגבוהה ביותר.

כדי לחשב את ספרת הרעש אנחנו נבצע כך:
אנחנו פועלים רגיל על פי אותה נוסחה:




לפי השימוש בנוסחה אנחנו ממירים את כל המספרים שהם בדציבל למספרים רגילים ואז את התוצאה הסופית שלנו אנחנו ממירים לדציבל (כי דרשו ביחידות דציבל)




מתנדים



A - הגבר
β - משוב
משוב הוא המתח שחוזר ממתח היציאה.
זאת אומרת במקום שיהיה לנו Vo מתח יציאה ללא שינויים, במשוב יש לנו Vo שחלק ממנו חוזר ועל כן ה- Vo קטן יותר.




β= מינוס (עכבת משוב חלקי עכבת מתח יציאה )
β - שלילי עקב חוק ברקהאוזן שנימצא למטה (יש משוב שלילי)

חשוב לזכור כי מתח אנחנו מחשבים בין נקודה לאדמה.

התנאי לתנודות על פי ברקהאוזן

βA+1=0
βA=-1







מתנגד הרטלי הוא בעל שני סלילים וקבל אחד



כמוח שאמרנו מודדים מתח בין נקודה לאדמה.

עכבת מתח המשוב היא:
ωL2

עכבת מתח יציאה:
ωL3




תדר התנודות במתנד הרטלי (נימצא בנוסחאון בדף הנוסחאות)




מתנד קולפיץ' הוא בעל שני קבלים  וסליל אחד




כמו שאמרנו מתח מודדים בין נקודה לאדמה.


עכבת מתח המשוב היא:
ωc2

עכבת מתח יציאה:

ωc3



תדר התנודות במתנד קולפיץ'




מתנד קלפ הוא בעל שלוש קבלים וסליל אחד


כמו שאמרנו מתח מודדים מנקודה לאדמה


עכבת מתח המשוב היא:
ωc2

עכבת מתח יציאה:

ωc3






תדר התנודות במתנד קלאפ (זה נימצא בדף נוסחאון)



תרגילים עם פתרונות מלאים

נתון המתנד הבא:




הטרנזיסטור הוא Q1.





א. הסבר בקצרה את תפקיד הרכיבים במעגל ואת פעולתם.
ב. חשב את תדר התנודות במעגל.
ג. לאיזה מהרכיבים יש את המשקל הסגולי הגדול ביותר? נמק.
ד. לאילו רכיבים במעגל ניתן לשנות את ערכם מבלי לשנות את תדר המתנד, מבלי לפגוע בתנאי המשרעת.


פתרון מלא


א. המגבר כולל את הטרנזיסטור Q1 ואת רשת הרכיבים הקרובה.
C3 ו-C4 הם קבלי צימוד AC שתפקידם למנוע מעבר של מתח ישר (DC) בין נקודות העבודה השונות.
RFC הוא סליל גדול למניעת מעבר תדר רדיו RF.
C1, C2 C5 ו- L1 הם רכיבי רשת המשדר.

ב. אנו צריכים לזהות באיזה מעגל מדובר. במתנד במעגל יש שלושה קבלים וסליל אחד, ניתן לראות שזה מתאים לתיאור של מתנד קלאפ.
את הנוסחה בצורה יותר יפה ניתן לראות למעלה.
f0= 1/ √(L*(1/c1+1/c2+1/c3))



207.71 MHz

ג .הרכיב בעל המשקל הסגולי הגדול ביותר הוא בעצם הרכיב הקטן ביותר, (הקבל בעל הערך הקטן ביותר) משום שהקבל הוא ביחס הפוך לתדר. (ככל שהקבל יותר קטן כך התדר יותר גדול). הרכיב הוא C1 והסיבה לכך מפורטת בגוף התשובה.

לרכיב הקטן ביותר יש את המשקל הסגולי הגדול ביותר בקביעת תדר התנודות - הסיבה לכך היא אופן החיבור המקבילי של הקבלים בטור הדומה לחיבור מקבילי של נגדים, אחד חלקי סי אחד ועוד אחד חלקי סי שתיים ועוד אחד חלקי סי שלוש, שם ערכו של הנגד הקטן ביותר הוא בעל ההשפעה הגדולה יותר.

ד. תנאי המשרעת
βA=-1


β= -(ωc2/ωc1)=  - c1/c2 = -  0.02*10^(-9)/1*10^(-9)  = - 0.02.
דוגמה של איך זה מתבצע ניתן לראות לעיל

-0.02A=-1

A=50

ניתן לשנות את C5 ו-L1, מבלי לשנות את יחסם.
הקבל C5 והסליל L1 שאינם שותפים בקביעת תנאי המשרעת יכולים להיות רכיבים משתנים מבלי לשנות את תדר המתנד ומבלי לפגוע בתנאי המשרעת שעשוי לשבת את מהלך פעולתו התיקנית של המתנד.











כפי שניתן לראות בשרטוט למתנד יש שלושה קבלים (c1, c2,c3) וסליל אחד L1, לכן הוא מתנד קלאפ.

על פי הנוסחאות של תדר התנודות במתנדים ניתן לזהות את סוג המתנד:

שלושה קבלים וסליל אחד: מתנד קלאפ.

שני קבלים וסליל אחד: מתנד קולפיץ

שני סלילים וקבל: מתנד הרטלי.

מה היתרון של מתנד קאלפ על קולפיץ?

תשובה: תדר התנודות נקבע על ידי המעגל הטורי, C1 ו L2 ואילו הקבלים C2, C3 קובעים את תנאי תדר התנודות של ברקהאוזן:βA=-1 . הקבלים C2 ו- C3 נבחרים כך שהעכבה שלהם בתדר הנדנודים נמוכה ועל ידי כך מקטינים את השפעת שינויי הפרמטרים הטרנזיסטור. יש לזה חשיבות רבה שגורמת ליציבות טובה יתר של תדר התנודות.

למתנד קאלפ יש שמירה טובה יותר על יציבות תדר התנודות מאשר למתנד קולפיץ'
 מאחר והם הכי קטנים יש להם את ההשפעה הגבוהה ביותר, משום שההשפעה היא ביחס הפוך.





באיור נתון תרשים מלבנים של מקלט סופר-הטרודיין



א. 1. מה מציין הקו המקווקו המחבר בין המתנד המקומי למגבר ה-RF?
   2. מדוע יש צורך לשנות את תדר המתנד המקומי כאשר משתנה תדר התחנה הנקלטת?
ב. תדר ה-IF הוא 455kHz , רוחב הפס של התחנה המשדרת הוא 10kHz, ותחום הקליטה של המלקט הוא 500 עד 1500 (kHz).
חשב את תחום השתנות התדר של המתנד המקומי ואת גורם הטיב של מגבר ה-IF.
ג. רוצים להוסיף למקלט יחידת בקרת הגבר אוטומטית (AGC).
   1. הסבר את התפקיד של יחידת ה-AGC במקלט.
   2. הוסף לאיור את יחידת ה-AGC.
ד. מגדילים את גורם הטיב של מגבר ה- IF. ציין חיסרון אחד ויתרון אחד של פעולה זו.


תשובות מלאות:

א. 1. הקו המקווקו המחבר בין המתנד המקומי למגבר ה-RF נועד בשביל לציין קשר מכני בין המתנד המקומי ולמגבר RF.
כאשר משנים את תדר המתנד המקומי משתנה גם מרכז המסנן במגבר RF.
   2. יש צורך לשנות את תדר המתנד המקומי כאשר משתנה תדר התחנה הנקלטת מפני שהמתנד המקומי קובע מי התחנה שתומר ל-IF לאחר הערבל על פי הנוסחה:
f(RF)=f (LO) - f (IF)
כל שאר התחנות שקיימות בכניסת האנטנה, יומרו לתדרים שונים מתדר IF ולכן מסנן IF יסנן אותם.

ב.חישוב תחום השתנות התדר של המתנד המקומי:

הנוסחה בדף הנוסחאות:

f(IF)=f(LO)-f(RF)

f(IF) = תדר הביניים
f(LO) = תדר המתנד המקומי
f(RF) = תדר התחנה הנקלטת



f(LO)= f(IF)+f(RF)

f(LO)1= 455+500 = 955kHz

f(LO)1= 455+1500= 1955kHz


תחום ההשתנות הוא:
955-1955 (kHz)


על פי דף הנוסחאות:

BW = f0/Q

BW - רוחב הפס
f0 - תדר התהודה
Q - מקדם הטיב / גורם הטיב

f0 = 455kHz
BW =10kHz
Q-?

Q= f0/BW


Q= 455/10 = 45.5

ג. 1. התפקיד של יחידת ה- AGC במקלט הוא (ויסות הגבר אוטומטי): להבטיח עוצמת שמע קבועה ביציאה הגלאי במצבים שבהם עוצמת האות באנטנה משתנה.

ג.2.



















ד.  ניתן לראות על פי הנוסחה:

BW = f0/Q

ניתן לראות כי גורם הטיב נימצא ביחס הפוך לרוחב הפס.


 כשאר מגדילים את גורם הטיב של מגבר ה-IF היתרון הוא: פחות רעש תרמי יגיע לגלאי עקב רוב פס קטן יותר בדרך ה-IF.
 כאשר מגדילים את גורם הטיב של מגבר ה-IF החיסרון : נאבד חלק מהמידע.









מקלט AM סופר-הטרודיין מיועד לקליטת תחנות רדיו, המשדרות בתחום התדרים מ- 800kHz עד 2200kHz. מגבר תדר הביניים של המקלט מכוון לתדר של 600kHz.
אות המידע הוא אות שמע שתדרו המרבי הוא 4kHz.
א. מהו רוחב הפס הדרש למגבר תדר הביניים? נמק את תשובתך.
ב. חשב את גורם הטיב של מגבר תדר הביניים.
ג. תחנת רדיו משדרת בתדר של 2,190kHz. חשב את תדר-הבבואה הנמצא בתחום השידור הנתון.
ד. הצע שיפור במבנה המקלט הנתון, שימנע את קליטת תדר-הבבואה. לווה את הצעתך בתרשים מלבנים של המקלט המשופר.


תשובות (תשובה מלאה דרך פתרון הבר איך פותרים)

א. מגבר תדר הביניים (מגבר IF) נדרש לרוחב פס של האות המאופנן, במקרה הזה אפנון AM:

על פי הנוסחה אשר תואמת לאפנון תנופה (AM):

BW=2fm

fm - תדר הגל המאפנן, תדר אות המידע


BW=2*4=8kHz.
ב.


BW = f0/Q

BW - רוחב הפס
f0 - תדר התהודה
Q - מקדם הטיב / גורם הטיב

f0 = 600kHz
BW =8kHz
Q-?



Q= f0/BW


Q= 600/8 = 75

ג.

על פי הנוסחאון:

f(IM)=f(RF)+2f(IF)

f(IM) = תדר הבבואה
f(RF) = תדר התחנה הנקלטת
f(IF) = תדר הביניים

f(IM)=f(RF)+2f(IF)
f(IM)1=2190+2*600=3390kHz
f(IM)1 - הינו תדר בבואה מחוץ לתחום הקליטה
f(IM)1 חושב בדרך הקלאסית כלומר תדר המתנד המקומי גדול מתדר הכניסה.

כפי שניתן לראות בנוסחה:
f(IF)=f(LO)-f(RF)

אנחנו מצבעים את תדר המתנד המקומי פחות תדר הכניסה (התחנה שנקלטת), כלומר המקרה הקלאסי תדר המתנד המקומי גדול יותר.

נראה שתדר הכניסה המקומי קטן יותר מתדר הכניסה (התחנה הנקלטת), לכן תדר IF (הביניים) יהיה שלילי.

f(IM)=f(RF)-2f(IF)
f(IM)2=2190-2*600= 990kHz

f(IM)2 -אכן נמצא בתחום הקליטה.

ד. לפתרון בעיית תדר הבבואה בונים מקלט סופר הטרודיין כפול.
בדרגה הראשונה בוחרים בדרגה הראשונה בוחרים fIF1 גבוה ואחר כך fIF2 נמוך.





















LNA - low noise amplifier מגבר רעש נמוך

BPF - band pass filter מסנן מעביר פס
תפקידו להעביר רק רוחב פס מסוים, ומסנן את כל שאר התחומים בדרך כלל ממומש במקלטים או מגברים.









שאלה עם פתרון מלא הסבר תשובות סופיות
א. שרטט תרשים מלבנים של מקלט AM סופר הטרודיין בעל המרת תדר כפולה.
ב. 1. הסבר את הפקיד של כל יחידה במקלט הזה.
   2. מהם השיקולים בבחירת תדר הביניים הראשון ותדר הביניים השני במקלט זה?
ג. מקלט AM בעל המרת תדר כפולה מכוון לקליטת תחנה המשדרת בתדר של 1.5MHz :
תדר הביניים השני הוא 200kHz. תדר המתנד המקומי הראשון הוא 2Mhz.
  1. חשב את תדר המתנד המקומי השני.
  2. חשב את תדר הבבואה.

תשובות (תשובות מלאות)

א. כך נראה תרשים מלבנים של מקלט AM סופר הטרודיין בעל המרת תדר כפולה:


ב.BPF - מסנן שמעביר את תדרי תחום ה-AM.
  LNA - מגבר I עם NF נמוך והגבר גבוה.
ערבל 1 + מגבר 1 + BPF1 - תפקידו להוריד את הגל הנושא לתדר fIF1.
ערבל 2 + מגבר 2+ BPF1 - תפקידו להוריד את הגל הנושא לתדר fIF2.
גלאי AM - שחזור אות המידע מגל נושא AM  fIF2.

ב.2. השיקולים בבחירת תדר הביניים הראשון הם: תדר הביניים הראשון נבחר גבוה כך שתדר הבבואה שנוצר בתחנה הנמוכה ביותר בציר התדר, עדיין ייחסם על ידי מסנו הכניסה BPF.
תדר הביניים השני נבחר נמוך מתדר הביניים הראשון והוא תוקם לתקן fIF2=455kHz.

ג. 1. צריך להבין איך המרת תדר כפולה עובדת:

f(IF)=f(LO)-f(RF)

f(IF) = תדר הביניים
f(LO) = תתר המתנד המקומי
f(RF) = תדר התחנה הנקלטת

התדר הנקלט לא משתנה בין שני המרות התדרים.

המרת תדר ראשונה:

f(IF)1=f(LO)1-f(RF)

תדר המתנד המקומי השני הוא סכום שני תדרי הביניים
המרת תדר שנייה:
f(IF)2=f(LO)2-f(IF)1


הנתונים:
f(RF)=1.5MHz
f(IF)2=200kHz
F(LO)1=2MHz

המרת תדר ראשונה
f(IF)1=f(LO)1-f(RF)

f(IF)1=2-1.5= 0.5MHz=500kHz


המרת תדר שנייה
f(IF)2=f(LO)2-f(IF)1

200=f(LO)2-500

f(LO)2=500+200 = 700kHz

ג. 2.

תדר הבבואה בהמרת תדר כפולה

f(IM)= f(RF)+2*f(IF)1= 1.5+2*0.5 = 2MHz.








*** כאשר אנחנו מחשבים את רוחב הפס - אזי תדר התהודה הוא תדר התינה הנקלטת ***






א. שרטט תרשים מלבנים של משדר FM.
ב. הסבר את תפקידה של כל יחידה בתרשים שסרטטת בסעיף א'.
ג. להלן נתוניו של אות מאופנים FM:
   לגל הנושא תדר של 100MHz ועוצמה של 5v. לגל המידע תדר של 10kHz ועוצמה של 4v. מקדם האפנון של האות המאופנן הוא 4.
חישב את:
1. סטיית התדר המרבית של האות המאופנן.
2. רוחב הפס של האות המאופנן.



א. תרשים מלבנים של משדר FM


ב. הסבר תרשים מלבנים של משדר FM, הבר של כל יחידה בתרשים

מסנן מעביר נמוכים - תפקידו לסנן את אות המידע שהוא תדר נמוך: מ-0 עד 20kHz משאר התדרים הגבוהים, כלומר רוחב הפס של המסנן הוא 20kHz, אחר כך מגבירים את האות.

מעגל VCO - הוא מתנד מבוקר מתח שמשנה את תדר המוצא שלו בהתאם למתח הכניסה. מתח גבוה נותן תדר גבוה ולהיפך. כך שאם נספק למבוא של VCO אות עם מתח משתנה בהתאם נקבל אות עם תדרים משתנים כלומר הוא יבצע פעולת אפנון FM.

מכפיל תדר: תפקידו להכפיל את את התדרים שיוצאים מה-VCO כדי להגיע לתדרי השידור בתחום: 88MHz - 108MHz כי נוח ל-VCO לעבוד עם תדרים נמוכים יחסית לתדרי השידור, כלומר הוא קובע את תדר השידור.

מגבר הספק: התפקיד של מגבר ההספק הוא להגביר את האות המשודר לרמה שתאפשר למקלט לקלוט את האות ממרחקים גדולים. ככל שהספק השידור הוא גדול יותר, טווח השידור ייגדל, כמו כן הוא משמש כמתאם עכבות בין המשדר והמקלט. יש לציין כי רוחב הפס של המגבר הוא 200kHz שזה רוחב פס של גל מאופנן fm.

ג. נתונים:

fc=100MHz
Ac=5V

fm=10kHz
Am=4V
ß=4
ג.1. חישוב סטיית התדר המרבית:
על פי הנוסחה בדף הנוסחאון

ß=(ΔFc(max))/fm

ΔFc(max) - סטיית התדר המרבית


ΔFc(max) = ß*fm

ΔFc(max) = 4*10= 40kHz


ג.2. חישוב רוחב הפס של האות המאופנן:

על פי דף הנוסחאון:

B(FM)= 2(ß+1)fm

B(FM) - רוחב הפס של גל מאופנן FM

B(FM)= 2(4+1)10=100kHz








באיור לשאלה נתון תרשים מלבני חלקי של מקלט. תדרי המתנד המקומי הראשון גדולים מתדר התחנה הנקלטת במקלט.




א. איזו יחידה מייצג המלבן X? ציין את ערך התדר המרכזי שלו.
ב. הסבר את תפקידו של מגבר ה-RF ומצא תחום התדרים שלו.
ג. מהו היתרון במקלט זה לעומת מקלט סופר הטרודיין? נמק את תשובתך.
ד. המקלט קולט אות בתדר של 120MHz, חשב את תדר הבבואה של האות, וקבע אם תדר הבבואה מפריע לקליטת האות. נמק את קביעתך.

תשובות
1. מגבר תב"מ שני שמכיל: מסנן תב"מ שני + מגבר תב"מ שני:


כמו שנאמר לעיל:
המרת תדר שנייה
f(IF)2=f(LO)2-f(IF)1

f(LO)2=40MHz
f(IF)1=30MHz

f(IF)2=40-30=10MHz


ב. תפקידו של מגבר תדר הרדיו / מגבר ה-RF הוא: לסנן את תדרי התחנה הרצויה מבין כל תדרי התחנות, כלומר מעביר את תדרי התחנה הרצויה בעוצמה מקסימלית ואת שאר התדרים בעוצמה נמוכה.


תחום התדרים של RF תדר הרדיו הוא:

על הנסחאון:

f(IF)=f(LO)-f(RF)

f(IF) = תדר הביניים
f(LO) = תתר המתנד המקומי
f(RF) = תדר התחנה הנקלטת

f(IF)1=30MHz

f(RF)=f(LO)-f(IF)

f(RF)=150-30=120MHz

f(RF)=175-30=145MHz


120 MHz-145 MHz

ג. היתרון במקלט זה לעומת מקלט סופר הטרודיין הוא: דחיית תדר הבבואה כמה שיותר, כלומר אין הפרעות תדרי בבואה על תדרי התחנות. יתרון שני: אנחנו משתמשים בשלוש דרגות הגברה שמקטין את בעיית העיוותים בהגברה.

ד.  על פי הנתונים:

f(RF)=120MHz
f(IF)1=30MHz

f(IM)=f(RF)+2*f(IF)

f(IM)=120+2*30= 180 MHz.

אין הפרעות של תדר הבבואה על התחנה הנקלטת כי תדר ההבואה נמצא מחוץ לתחנת תדרי הקליטה
120MHz-145MHz









באיור לשאלה נתון תרשים מלבנים של מערכת, הממומשת באמצעות חוג נעול מופע (PLL).



































א.  ציין את שמות היחידות המיוצגות על ידי המלבנים A ו-B.
ב. הסבר את תפקידה ואת אופן פעולתה של המערכת המתוארת באיור.
ג. המתנד מבוקר מתח (VCO) פועל בתחום התדרים שבין 1kHz ל- 10kHz.
חשב את תדר המבוא (fin) המזערי ואת תדר המבוא המרבי, שיאפשרו פעולה תקינה של מערכת זו.


תשובה מלאה הסבר פתרון תשובה סופית דרך מלאה:

א. היחידה המיוצגת במלבן A היא: משווה מופע.
    היחידה המיוצגת במלבן B היא: מסנן מעביר נמוכים.

ב. המערכת המתוארת באיור הינה PLL כמרכיב תדרים. מערכת זו יוצרת שורה של תדרים מדויקים עזרת גביש אחד מדויק ובעזרת חוג נעול מופע.

במערכת הנ"ל מוצא המחלק תדר פי ארבע (f0/4) נעול לתדר הייחוס (fr) לבין תדר המוצא של המחלק תדר פי 4, נוצר מתח תיקון במוצא המשווה, מתח זה משנה את תדר ה-VCO עד ששגיאת המופע קטנה ותדר המוצא של המחלק שוב עוקב אחרי תדר הייחוס.

ג. 

תדר המבוא הוא בין אחד קילו לבין עשרה קילו

f(in)max=f0(max/)4 = 10/4 = 2.5 kHz

f(in)min=f0(min/)4 = 1/4 = 0.25 kHz








-אותו בדיוק תרגיל פתור לעיל-

מקלט AM סופר הטרודיין  מיועד לקליטת תחנות רדיו, המשדרות בתחום התדרים מ- 800kHz עד 2200kHz. מגבר תדר הביניים של המקלט מכוון לתדר של 600kHz.
אות המידע הוא אות שמע שתדרו המרבי הוא 4kHz.
א. מהו רוחב הפס הנדרש למגבר תדר הביניים? נמק את תשובתך.
ב. חשב את גורם הטיב של מגבר תדר הביניים.
ג. תחנת רדיו משדרת בתדר של 2190kHz. חשב את תדר הבבואה הנמצא בתחום השידור הנתון.
ד. הצע שיפור במבנה המקלט הנתון, שימנע את קליטת תדר הבבואה. לווה את הצעתך בתרשים מלבנים של המקלט המשופר.


תשובה איך פותרים פיתרון הדרכה
א.

fm - תדר אות מידע

fm = 4kHz

על פי דף הנוסחאון:

BW=2*fm

BW=2*4=8kHz


-אותו בדיוק תרגיל פתור לעיל-

















באיור לשאלה נתון תרשים מלבנים של מקלט FM.



א. ציין את שמה של כל אחת מהן היחידות A, B ו-C והסבר את התפקיד של כל אחת מהן.
ב. מקלט FM מכוון לקליטה של תחנת שידור שתדרה הוא 100MHz. תדר המתנד המקומי הוא 110.7MHz.
1. חשב את תדר הביניים (IF) של המקלט.
2. חשב את תדר הבבואה של תחנת השידור.


תשובה מלאה דרך פתרון איך פותרים הסברים מלאים
א. היחידה המסומנת באות A היא ערבל, תפקידה: ביחידה זו מתערבלים התחנה הנקלטת ותדר המתנד המקומי.
ביציאת הערבל מופיעים מגוון תדרים כאשר אחד מהם מתקבל בהתאם לשוויון הבא:

f(IF)= f(LO)-f(RF)

f(IF) - תדר הביניים
f(LO) - תדר המתנד המקומי
f(RF) - תדר התחנה הנלקטת

היחידה המסומנת באות B היא מסנן ומגבר תדר הביניים: תפקיד יחידה זו הוא לדחות את כל התדרים המופיעים במוצא הערבל, פרט לתדר הביניים. כמו כן יחידה זו מבצעת הגברה של תדר הביניים.

******&**&**** חסר C

ב.1.
f(IF) -?
f(LO)=110.7MHz
f(RF)=100MHz

f(IF)= 110.7-100=10.7MHz.

ב. 

f(IM)=f(RF)+2*f(IF)

f(IM)=100+2*10.7=121.4MHz








באיור לשאלה נתון תרשים מלבנים של משדר FM



א.ציין את שמה של כל אחת מהיחידות A ו-B, והסבר את התפקיד של כל אחת מהן.
ב. משדר FM מפיק אות מאופנן בעל הספק של 18W. התנגדות אנטנת המשדר היא 50 אום. חשב את תנופת הגל הנושא.
ג. נתון תרשים מלבנים של משדר AM.















ציין את שמה של כל אחת מהיחידות A ו-B, והסבר את התפקיד של כל אחת מהן.
תשובות
א. A - במלבן הזה יש VCO מתנד מבוקר מתח, יחידה זו משמשת כאפנן, תפקידה הוא להרכיב את גל המידע על גל הנושא וזאת על ידי הפיכת שינויי האמפליטודה של גל המידע לשינוי תדר גל הנושא.

B - מגבר הספק - תפקיד מגבר ההספק הוא להעניק לאות המאופנן  עוצמה כזו שהוא יוכל להיקלט במלקטים המיועדים לקלוט את תדר השידור.

ב. על פי הנוסחה בדף הנסחאון:

Pfm=Ac^2/2*R


Ac - אמפליטודת גל הנושא
Pfm = הספק גל מאופנן FM


18=Ac/2*50

Ac^2= 100*18

Ac=√1800 
Ac=42.42v.

ג.  A- מגבר הספק, תפקידו מגבר ההסק הוא להעניק לאות המאופנן עוצמה כזו שהוא יוכל להיקלט במקלטים המיועדים לקלוט את תדר השידור.

B - מתנד גל נושא - לכל תחנת שידור מוקצה תדר אחד בלבד שעליו היא אמורה להרכיב את המידע המיועד לשידור. החלק במשדר היוחד לייצר את תדר הזה הוא "מתנד גל נושא".







נתון תרשים מלבנים של מקלט AM















א. ציין את שמה של כל אחת מהיחידות A ו-B, והסבר את התפקיד של כל אחת מהן.
ב. מקדם האפנון של גל מאופנן AM הוא 0.5. ההספק של כל אחד מפסי הצד הוא 20W.
1. חשב את הספק הגל הנושא.
2. חשב את ההספק של הגל המאופנן.

תשובה מלאה עם פתרון מלא דרך מלאה איך פותרים הדרכה

א. A - גלאי - תפקיד הגלאי הוא להוריד את גל המידע מתדר הביניים ולמסור אותו למגבר השמע.
B - בקרת הגבר אוטומטי (AGC) - תפקיד יחידה זו היא למנוע מהמשתמש את הצורך לכוון מחדש את עוצמת הקול המופק ברמקול בעת המעבר מתחנה לתחנה.
במידה ויחידה זו לא היית קיימת, היה נוצר מצב שבו אות המגיע מתחנה קרובה היה נקלט בעוצמה חזקה ואות המגיע מתחנה רחוקה היה נקלט בעוצמה חלשה וכך בעת המעבר מתחנה לתחנה הייתה משתנית עוצמת הקול המופק ברמקול.
יחידה זו פועלת בצורה הבאה - ככל שמתח המוצא של הגלאי קטן יותר, כך עוצמת האות הנקלטת באנטנה קטנה יותר ולכן יחידה זו גורמת למגבר תדר הביניים לפעול בעוצמה רבה. ככל שמתח המוצא של הגלאי גדול יותר, כך עוצמת האות הנקלט באנונה גדולה יותר ולכן יחידה זו גורמת למגבר תדר הביניים לפעול בעוצמה פחותה.

ב.1.  על פי הנוסחאון:

ma=0.5

PUSB=PLSB= 20W

PLSB= Pc*ma^2/4
20=Pc*0.5^2/4

Pc=320W

ב.2. על פי דף הנוסחאון:

P[AM]-?

P[AM]=Pc(1+ ma^2/2)


P[AM]=360W









באיור לשאלה מתואר מתנד מסוג קלאפ (CLAPP)


ערכי הרכיבים של המתנד הם:
L=1mH
C3=50 pF
C2= 1nF
C1= 1nF
א. חשב את תדר התנודות של המתנד.
ב. אילו רכיבים קובעים את ערך המשוב במתנד הנתון?
ג. ציין מהו יתרונו העיקרי של מתנד מסוג קלאפ על פני מתנד מסוג קולפיץ.

תשובות

כדי לחשב את תדר התנודות של המתנד אנחנו ניעזר בנוסחה שנימצאת בדף הנוסחאון:



fo=746502.85 Hz

ב. הרכיבים אשר קובעים את ערך המשוב במתנד הנתון (מתנד מסוג קלאפ) הם הקבלים: C1 ו-C2.
ג. יתרונו העיקרי של מתנד מסוג קלאפ על פני מתנד מסוג קולפיץ הוא: יציבותו של מתנד הקלאפ.
מתנד מסוג קלאפ הינו יציב ומדויק יותר ממתנד מסוג קולפיץ.







א. סרטט תרשים מלבנים של מקלט AM סופר הטרודיין בעל המרת תדר כפולה.
ב.1. הסבר את התפקיד של כל יחידה במקלט הזה.
2.  מהם השיקולים בבחירת תדר הביניים הראשון ותדר הביניים השני במקלט הזה?
ג. מקלט AM בעלת המרת תדר כפולה מכוון לקליטת תחנה המשדרת בתדר של 1.5MHz
תדר הביניים השני הוא 200kHz. תדר המתנד המקומי הראשון הוא 2MHz.
1. חשב את תדר המתנד המקומי השני.
2. חשב את תדר הבבואה.

תשובות מלאות פתרון

א. תרשים מלבנים של מקלט AM סופר הטרודיין בעל המרת תדר כפולה













ב. ההסבר של כל יחידה במקלט סופר הטרודיין בעל המרת תדר כפולה:
האנטנה: מאפשרת לקלוט תחנות במרחב התדרים של שיטת AM : שהם חמש מאות שלושים קילו הרץ עד אלף שש מאות קילו הרץ.
מסנן ומגבר תדר רדיו מתכוונן: מגביר את האות הנקלט ומשמש כמסנן מעביר פס (המתכוונן למגבר הת"ר) שתפקידו להעביר את התחנה הנקלטת ולדכא תחנות בלתי רצויות.
מתנד מקומי: מתנד הקשור בקשר מכני למגבר הת"ר.
כאשר מכוונים את מגבר הת"ר ומשנים את הקבל הסיבובי של מעגל התהודה משתנה בו זמנית הקבל של המתנד המקומי כך שהוא מפיק תדר הגבוה מזה של תדר התחנה בערך קבוע הזהה לתדר הביניים סה"כ.

fLO=fRF+fIF

הערבל: הוא למעשה מכפל מתח (בין המתנד המקומי לבורר תחנות) ולכן הוא מפיק שני אותות, האחד בתדר הסכום והשני בתדר ההפרש.

האחד הוא בתדר:
fRF+fLO=fRF+fRF+fIF=2fRF+fIF

השני הוא בתדר:
fLO-fRF=fRF+fIF-fRF = fIF.

מסנן תדר הביניים - זהו מסנן מעביר פס המכוון לתדר fIF כך הוא מעביר את האות בתדר ההפרש fIF ואינו מעביר את האות בתדר הסכום.

מגבר תדר ביניים: מגביר את האות מהיחידה הקודמת. ניתן לראות את שתי היחידות האלו כיחידה אחת המשמשת כמגבר ומסנן תב"מ.

גלאי - תפקידו לגלות את אות המידע מתוך אות תדר הביניים.

מגבר השמע - תפקידו להגביר את אות השמע להגבר הרצוי ולהעביר את האות המוגבר לרמקול.

2. השיקולים בבחירת תדרי הביניים במקלט זה הם:
*בוחרים תדר ביניים ראשון גבוה על מנת להרחיק את תדר הראי ובכך מונעים את השפעתו.
*בוחרים תדר ביניים שני נמוך בכדי להשיג עבודה עם Q נמוך.

ג.

fRF=1.5MHz
fIF2=200kHz
fLO1=2MHz

ג.1.
fLO1=fRF+fIF1
2=1.5+fIF1
fIF1= 0.5MHz = 500kHz.


fLO2= fIF1+fIF2 = 500+200= 700kHz.

ג.2.
fIM=fRF+2fIF1=1.5+2*0.5=2.5MHz.








**** לא לגעת)****
אפנון מופע (=זווית)
גם כאן, עבור משרעת אות מידע גבוהה עולה צפיפות חציית ה-0 (כלומר התדר גדל), ולכן התדירות משתנה ולא ניתן להגדיר מהי באופן כללי, אך ניתן להגדיר את התדר הרגעי.

**** לא לגעת ****






אפנון תדר
באפנון משרעת מה שמתנה הוא המשרעת עצמה והתדר נשאר קבוע ואינו משחק תפקיד חשוב, ואילו באפנון תדר להיפך: האמפליטודה (המשרעת) אינה משתנה ומה שמשתנה ומשחק תפקיד מרכזי הוא התדר.
ככל שהאמפליטודה של אות המידע גבוהה יותר כך התדר גבוהה יותר ולהיפך.

באפנון FM משתנה תדר הגל הנושא על ידי המשרעת של אות המידע בעוד שהמשרעת של הגל הנושא נשארת קבועה. גלאי ה-FM צריך לשנות את שינויי התדר ולהפוך אותם למתח, שינויים אלה הם אות המידע.




גלאי FM
תפקיד הגלאי במקלט FM לתרגם את סטיות התדר של האות המאופנן למתח, המתאר את אות המידע, כלומר המרת סטיות תדר במתח.

לפניכם גרף אופייני של המרת תדר במתח:




גלאי שיפוע

המעגל הפשוט ביותר שמציג את התלות שהוצגה לעיל הוא מעגל תהודה, שתגובת התדר שלו היא:



הגרף מתאר את אות המוצא של מעגל התהודה לפי התדר
fIF - תדר ביניים
f0 - תדר תהודה

תחום השתנות התדר:
fIF±Δf
והמתח משתנה ב-
ΔV±
סביב הגודל הממוצע
אנו מתכננים את תדר התהודה מוסט יחסית לתדר הביניים, כתוצאה מכך תדר הביניין ממוקם במדרון השמאלי באותו חלק שהתלות בין המתח לתדר היא ליניארית, משם כל גלאי זה נקרא גלאי שיפוע משום שאנו מנצלים את השיפוע הלינארי שלו.

במוצא מעגל התהודה אנו מקבלים אות מאופנן AM, שאותו ניתן לגלות על ידי גלאי מעטפת פשוט של AM.





* גלאי שיפוע כולל מעגל תהודה מקבילי המכוון כך שתדר מרכז המדרון השמאלי של עקום ההיענות יהיה שווה בדיוק ל FIF.
* הכנסת אות מאופנן למעגל תהודה כזה גורמת לכך שמתח המוצא משתנה באופן ישיר לתדר הכניסה.
*כאשר התדר גדול מ-FIF מתח המוצא ייגדל ולהיפך.
*ממוצא המעגל המכוון נקבל תדרים השווים בדיוק לתדרי הכניסה אליו המתח שונה, כלומר מאות מאופנן FM קיבלנו אות מאופנן AM. כעת בעזרת גלאי המעטפת נגלה את אות המידע.



חסרונות:
הוא בעל ליניאריות נמוכה
תחום שינוי המתח בקטע הלינארי הוא מאוד קטן
יש צורך לכוון כל מעגל תהודה לתדר שונה.

מעגל חשמל של גלאי שיפוע במקלט FM




















המתחים כפי שהם מצוינים בשרטוט:








חשוב לציין כי מעגלי תהודה אינם בעלי ליניראיות של תחום כה רחב של תדרים, ולפיכך אינם מתאימים למערכות שבהם סטיית התדר גדולה בהם, לצורך זה מוסיפים שני מעגלי תהודה ומחסרים את מתחי המוצא שלהם, וכך מתקבל תחום לינארי רחב יותר של תדרים.



















גלאי מעטפת AM





כך נראה גלאי מעטפת של מקלט AM.


כך  נראה המתח במבוא הגלאי, ומתח במוצא הגלאי:







נסביר את פעולת הגלאי:

טעינת הקבל:
תחילה הקבל לא טעון
הקבל נטען במהירות דרך הדיודה למתח השיא הראשון הגל הנושא.

פריקת הקבל:
כאשר XAM יורד הערך השיא שלו, הדיודה נחסמת, כי הקבל טעון למתח השיא.
הקבל מתפרק באטיות יחסית דרך הנגד R.

בינתיים מתחיל המחזור השני של XAM ברגע שמתח זה עולה על מתח הקבל שוב נפתחת הדיודה והקבל נטען במהירות לערך השיא השני של הגל הנושא, דבר כזה קורה בשאר מחזורי הגל הנושא.


בגרף הבא יהיה ניתן לראות מה שקורה כאשר קבוע הזמן גדול מידי, קבוע הזמן קטן מידי או קבוע הזמן מתאים:









RC - קבוע הזמן.
על פי השרטוט ניתן לראות כי אם RC גדול מידי הוא אינו עוקב אחרי המעטפת.
ניתן לראות גם שאם RC קטן מידי, תהיה פריקה איטית של הקבל ולא נקבל עקיבה טובה.

לכן אנו חייבים לבחור כראוי R ו-C, כדי שמוצא הגלאי יהיה קרוב כמה שיותר למעטפת אות ה-AM.


בכלך מקרה צורת המתח במוצא הגלאי מכילה מעברים חדים, עקב הטעינה המהירה של הקבל באמצעות הדיודה, לכן התדר מכיל רכיבים גבוהים בנוסף לתדר אות המידע, לכן צריך לסלקם באמצעות מסנן מעביר נמוכים ברוחב פס המידע, כמו כן במוצא הגלאי יש לנו רכיב זרם ישר Ac שגם אותו יש לסלק באמצעות קבל חוסם זרם ישר.








נוסחה לקביעת קבל ונגד שלא נמצאת בדף הנוסחאון:



נוסחה למציאת קבל ונגד שנמצאת בדף הנוסחאון:





דוגמה:

אות תדר הביניים באמפליטודה 8V, בתדר 455kHz עם אות מידע באמפליטודה 4v ותדר 5kHz - עובר גילוי על ידי גלאי מעטפת. תכננן את הגלאי. ערך הנגד הוא 10kHz.

מציבים בנוסחה אשר מופיעה בדף הנוסחאון ומקבלים:

0.21n<C<9.1n





דוגמה לשימוש הנוסחה שלא נמצאת בדף הנוסחאון:
תדר ה-IF המקובל במקלטי רדיו AM הוא 455kHz. רוחב הפס של דרגת ה-IF הוא 10kHz. כיצד נבחר את קבוע הזמן של גלאי המעטפת?

BW=2*fm
fm=5kHz


1/fIF = 1/455*10^3 = 2.18*10^(-6).


1/fm = 1/5kHz= 200*10^(-6)

2.18 micro sec << RC << 200 micro sec










משדר FM מפיק אות נושא שעוצמתו 20V ותדרו 100MHz. סטיית התדר המקסימלית של האות המאופנן היא 20kHz, ומקדם האפנון שלו הוא 10.
1. רשום את משוואת האות המאופנן כפונקציה של הזמן, 
2. חשב את רוחב הפס של הגל המאופנן.
ב.1. הסבר את התופעה של סחיפת התדר ( frequency drift) במשדר FM.
  2. כיצד מתגברים על הבעיה של סחיפת התדר במקלט FM?


פתרון תשובה מלאה דרך איך לפתור פתרון

Ac - אות נושא
fc - תדר אות נושא
ß - מקדם  אפנון
ΔFc(max) - סטיית התדר המרבית

Ac= 20V
fc = 100MHz
ΔFc(max) = 20kHz.
ß =10

על פי הנוסחה אשר נמצאת בדף הנוסחאון:

XFM(t)=Ac*cos(ωct+ßsin(ωm)t

XFM(t) - ערך רגעי של מתח בגל מאופנן FM
ωc=2π*fc - מהירות זוויתית של הגל הנושא
ωm=2π*fm - מהירות זוויתית של הגל המאופנן, של גל המידע

נציב את הנתונים בנוסחה:

XFM(t)=20*cos(2π*100*10^6t+10sin(2π*fm )t

אנו שמים לב כי הנתון fm לא נתון לנו, לכן אנחנו נמצא אותו על ידי הנוסחה אשר מופיעה בדף הנוסחאון:

ß= ΔFc(max)/fm

fm = ΔFc(max) / ß

fm = 20*10^3 / 10 = 20*10^2 = 2*10^3

XFM(t)=20*cos(2π*100*10^6t+10sin(2π*2*10^3)t


2. רוחב הפס של הגל המאופנן:

על פי הנוסחאון:

BFM =2(ß+1)fm


BFM - רוחב פס של גל מאופנן

BFM =2(10+1)*2*10^3 = 44*10^3= 44kHz.

ב.1. הסבר התופעה של סחיפת תדר במשדר FM:  תדר המשדר עלול להשתנות כתוצאה משינויי מתח הספק או משינויי טמפרטורה או כתוצאה מבלאי הרכיבים האלקטרוניים. תופעה זו של שינוי התדר נקראת סחיפה -drift: גבולות הסחיפה של תדר השידור נמדדים בחלקים למיליון. PPM - Parts Per Milliom.

ב.2. הפתרון לבעיית הסחיפה במקלט FM הוא: בקרת תדר אוטומטית (או ויסות תדר אוטומטי). במקלט FM חשוב לשמור על יציאת התדר כדי לתרגם אותו בנאמנות לאות המידע, לכן משתמשים במשוב על מנת לתקן את תדר המתנד בהתאם לשינוי תדר גל הנושא. המשוב כולל בקרת תדר אוטומטית: כפי שמתואר בשרטוט שלפנייך:

במצב רגיל, תדר האות המאופנן מומר בדיוק לתדר IF, במקרה כזה תדר המתנד המקומי אינו משתנה.
אם חלה סחיפה בתדר (שינוי בתדר) בקרת התדר האוטומטית תזהה זאת ותשנה את תדר המתנד בהתאם על מנת להמיר את האות המאופנן שוב לתדר IF.




***הערה: חלק מההספק המסופק למשדר נפלט על ידי חום.
במשדר FM הנצילות היא בערך 90%.
במשדר FM הנצילות היא בערך 70%.


מגבל: מתברר שמשרעת האות הנקלט במקלט FM אינה קבועה וזאת בגלל עיוותים והפרעות בערוץ התקשורת.
באפנון FM שינויים אלה אינם קשורים לאות המאפנן והם מהווים גורם מפריע שיש לבטלו לפני ביצוע גילוי התדר, כיוון שהמידע קיים באפנון FM קיים בשינוי התדר ניתן לקטום את האות המאופנן מלמעלה ולמטה מבלי לפגוע במידע עצמו, קטימה זו משאירה את שינוי התדר בלבד.

מיקום - לפני הגלאי:




מהו תפקידו של המגבל במקלט FM:
התפקיד של מגבל במקלט FM, הוא להבטיח אמפליטודה קבועה של האות הנכנס לגלאי.


וויסות עוצמה אוטומטי:
ווסת עוצמה אוטומטי הינה מערכת אשר באמצעותה ההגבר הכולל של המקלט משתנה באופן אוטומטי כפונקציה של עוצמת האות הנקלט. כתוצאה מהמשוב נקבל מוצא הנשמר ברמה קבועה.
תכונות ה-AGC:
1. AGC נועד לענות רק על שינויים איטיים בעוצמת האות הנקלט:
א. מעבר מתחנה אחת לתחנה אחרת בזמן כיוון המקלט.
ב. שינויים בעוצמת הקליטה בעת שמתרחקים או מתקרבים מתחנת שידו תוך כדי נסיעה.
ג. שינויים הנגרמים כתוצאה מדעיכת הגלים במהלך התפשטותם בחלל.
2. לשמור על נקודת עבודה נכונה של המגברים במקלט בכדי שאלה יישארו בתחום לינארי גם עבור אותות כניסה חזקים.
3. קיזוז שינויים בעוצמת האות בכניסה על ידי שינויים בהגבר המקלט, הקטנת ההגבר עבור אותות חזקים והגדלתו עבור אותות חלשים.


בקרת תדירות אוטומטית AFC:
מטרת המערכת לשמור על תדר מתנד מקומי כזה שישמור על תדר FIF קבוע  בין תדר המתנד המקומי לבין תדר הכניסה למשך כל זמן פעולת המקלט.
במקלט FM שבו אות המידע מועבר בעזרת שינוי תדר הגל הנושא יש חשיבות רבה לשמירה על יציבות תדר זה.
כאשר המתנד המקומי במקלט ממומש בעזרת מעגליי LC (סלילם וקבלים), קשה להשיג יציבות תדר מספקת בתדרים גבוהים (100MHz). לחילופין תדר התחנה המשדרת עלול להשתנות ולכן מייצרים את המתנד המקומי מסוג VCO ומשמשים בעיקרון המשוב לתיקון תדר המתנד המקומי.






משדר FM

כך נראית סכמה מלבנית של משדר FM

נוח לבנות מעגלי VCO בתדרים נמוכים יחסית (אחד מגה הרץ)ף אבל אם רוצים לשדר בתדר של מאות מגה הרצים ויותר יש להכפיל את התדר במוצא ה-VCO באמצעות מכפילי תדר.

מגבר ההספק דואג לשדר את האות בעוצמה נאותה.






משדר FM כולל מתנד מבוקר מתח (VCO), כופל תדר ומגבר הספק. המתנד מבוקר המתח משמש כאפנן במשדר, התדר המרכזי שלו 5MHz. מספקים למשדר אות מידע שמשוואתו:
X(t)=2*cos(2π*10^4t)
כתוצאה מכך משתנה תדר המתנד ב ±3kHz.
במוצא המשדר משודר אות נושא שמשוואתו: 
C(t)=10*cos(2π*10^8t)
א.1. מהי סטיית התדר המירבית במוצא המשדר.
2. מהו התדר המקסימלי ומהו התדר המינמלי של האות המשודר.
ב. חשב את רוחב הפס של האות המשודר.
ג. חשב את ההספק המשודר, אם התנגדות האנטנה במשדר היא חמישים אום.


תשובות

1.לפי נתוני המשוואה תדר הגל הנושא הוא: עשר בחזקת שמונה (הרצים).
התדר המרכזי של המתנד מבוקר המתח הוא חמש וולט.

על פי המסקנות שלעיל הכפלת התדר תהיה:

fc/Vvco = הכפלת התדר

100/5=20

אות המידע משתנה ב-VCO ב- ±3kHz על פי נתוני השאלה ולכן סטיית התדר במוצא תהיה:
±3kHz*20=±60kHz
2. התדר המקסימלי:
fc+סטיית התדר אחרי ההכפלה
10^8+60kHz=100.06MHz

התדר המנימלי:
fc-סטיית התדר אחרי ההכפלה
10^8-60kHz=99.94MHz

ב. את חישוב רוחב הפס של האות המשודר ניתן לחשב על פי הנוסחה שנמצאת בדף הנוסחאון:

BFM =2(ß+1)fm

על פי נתוני השאלה:
fm=10^4

ניתן לחשב את מקדם האפנון FM על פי הנוסחה בדף הנוסחאון:
ß= ΔFc(max)/fm

ΔFc(max)=60kHz.
fm=10^4
ß= 60*10^3 /10^4=6


BFM =2(ß+1)fm
BFM =2(6+1)10^4=140kHz.


ג. ניתן לחשב את הספק המשודר על ידי שימוש בנוסחה שנמצאת בדף הנוסחאון:

PFM =Ac^2 / 2R

Ac=10
R=50 אום

PFM =Ac^2 / 2R
PFM =10^2 / 2*50= 1 W





א.1. שרטט תרשים מלבנים של משדר FM.
   2. הבר את תפקידה של כל יחידה במשדר.
ב. משדר FM משדר אות הנתון על ידי הביטוי:
XFM(t)=10*cos[2π*10^8t+5sin(ωmt)]
התדר המרבי שאל האות המשודר הוא 100.06MHz.
התדר המשתנה של המתנד מבוקר מתח (VCO) במשדר משתנה ב- ±3kHz.
חשב את:
1. התדר המרכזי של המתנד מבוקר מתח
2. רוחב הפס של האות המשודר.


פתרונות תשובות

א. 1. תרשים המלבנים של משדר FM.




2. ההסבר של כל יחידה במשדר:

ה-VCO קובע את תדר המוצא על פי המתח המגיע אליו.
כפול תדר - מכפיל את התדר הנכנס אליו.
מגבר הספק - מעלה את הספק האות ביציאה.

ב.1.

אנחנו נעזר בכללים הבאים מנת למצוא את התדר המרכזי של המתנד מבוקר המתח

fc/Vvco = הכפלת התדר

Vvco - התדר המרכזי של המתנד מבוקר המתח

התדר המקסימלי
fc+סטיית התדר אחרי ההכפלה = 


התדר המנימלי
fc-סטיית התדר אחרי ההכפלה = 

(פלוס מינוס)תדר משתנה במתנד כפול הכפלת התדר = סטיית תדר לאחר הכפלה


מנתונים השאלה:
נתון לנו כי התדר המרבי של האות הוא:
100.06MHz
fc=10^8 Hz

תדר המתנד משתנה ב:
±3kHz

התדר המקסימלי
fc+סטיית התדר אחרי ההכפלה = 
10^8+3kHz*N=100.06*10^6
N=הכפלה
N=20

fc/Vvco = הכפלת התדר
Vvco=fc/הכפלת תדר

Vvco=10^8/20

Vvco=5MHz

ב. רוחב הפס של האות המשודר

BFM =2(ß+1)fm


סטיית התדר המרבית היא
3*20=60kHz


על פי נתוני השאלה:
fm=10^4

ניתן לחשב את מקדם האפנון FM על פי הנוסחה בדף הנוסחאון:


ß= ΔFc(max)/fm
ΔFc(max)=60kHz.
fm=?
ß=5

fm=12kHz


BFM =2(5+1)*12*10^3=144kHz






משדר FM מפיק אות נושא שעוצמתו 20V ותדרו 100MHz.
סטיית התדר המקסימלית של האות 20kHz ומקדם האפנון 10.
1. רשום את משוואת האות המאופנן כפונקציה של הזמן.
2. חשב את רוחב הפס של הגל המאופנן.


יש לנו את כל הנתונים למעט תדר אות המידע
לכן נמצא אותו בעזרת הנוסחה הבאה:

ß= ΔFc(max)/fm
ß=10
ΔFc(max)=20kHz
fm-?
fm=2kHz.

XFM(t)=20*cos(2π*100*10^6t+10sin(2π*2*10^3)t

יש תשובה לשאלה הזאת לעיל






א. שרטט תרשים מלבנים של משדר FM.
ב. הסבר את תפקידה של כל יחידה ששרטטת בסעיף א'.
ג. להלן נתונים של אות מאופנן FM:
גל נושא בעל תדר של 100MHz ועוצמה של 5V וגל מידע בתדר של 10kHz ועוצמה של 4v.
סטיית התדר המרבית 20kHz.
1. רשום את משוואת האות המאופנן כפונקציה של זמן.
2. רוחב הפס של האות המאופנן.

תשובות:
א. ב. יש פתרון לעיל.
ג.1. התוצאה של חישוב מקדם האיפנןו היא: 2, יש להציב את כל הנתונים בנוסחה אשר נמצאת בדף הנוחאון.
2. BFM=60kHz.





הביטוי של גל הנושא במשדר FM הוא:
Ac(t)=10*sin(2π*10^8t)
וסטיית התדר המרבית היא 50kHz.
גל המידע כולל שני אותות שתדריהם: f1=1kHz.  f2=5kHz
א. חשב את מקדם האפנון של כל אחד משני האותות.
ב. חשב את רוחב הפס הנדרש מן המשדר, נמק את תשובתך.
ג. איזה משני האותות ישוחזר במקלט בצורה נאמנה יותר? נמק את תשובתך.


תשובות
א.
BFM1=2*(50+1)*1*10^3=102kHz
BFM1=2*(10+1)*5*10^3=110kHz

ב. בוחרים ברוחב פ הגדול יותר ולפי התוצאות שלנו רוחב הפס הגדול יותר הוא 100kHz. בחרתי כך מפני שברוחב פס ה נכנס גם רוחב הפס הקטן.

ג. האות שישוחזר יהיה f1=1kHz מכיוון שכל שיש יותר פסי צד בספקטרום, המידע משוחר בנאמנות גדולה יותר.





א. ציין את ההבדל בין גלי קרקע (ground waves) לבין גלי רקיע (sky waves) מבחינת אופן התפשטותם.
ב. מהו תדר בבואה? (image frequency)
ג. תחנת רדיו משדרת בתדר 60MHz. תדר הביניים של מקלט הוא 7.5MHz, ותחום הקליטה הוא מ- 40NHz עד 70MHz.
1. חשב את תדרי הבבואה של התחנה.
2. קבע מבין איזה תדרי הבבואה ישבש את קליטת התחנה. נמק קביעתך.
ד. רשום יתרון אחד של אפנון FM על פני אפנון AN.

תשובה פתרון 
א. גלי קרקע מתפשטים על הקרקע ומכסים שטח רב יותר, ואילו גלי רקיע מגיעים לאטמוספרה ואז מגיעים לאזור של האנטנה.
ב. תדר בבואה הוא תדר של תחנה לא רצויה שנקלט כמו תחנה רצויה שמומרת לתדר ביניים.

ג.1. על פי הנתונים ניתן לכתוב:

fRF1=40MHz
fRF2=70MHz
fIF=7.5MHz

fIM1=fRF1+2*fIF
fIM1=40+2*7.5=55MHz

fIM2=fRF1+2*fIF
fIM2=70+2*7.5=85MHz

2. תדר ההבבואה אשר ישבש את קליטת התחנה הוא: fIM1 מפני שהוא נימצא בטווח קליטת התחנות.

3. לאפנון FM יש רוחב פס גדול יותר והוא כולל יותר רכיבי ספקטרום שמעבירים מידע אמין (איכותי) יותר.





באיור לשאלה נתון תרשים מלבנים חלקי של מקלט. תדרי המתנד המקומי הראשון גדולים מתדר התחנה הנקלטת.














א. איזו יחידה מייצג המלבן X? ציין את ערך התדר המרכזי שלו.
ב. הסבר את תפקידו של מגבר ה-RF ומצא את תחום התדרים שלו.
ג. מה היתרון של מקלט זה לעומת מקלט סופר-הטורידיין? נמק את תשובתך.
ד. המקלט קולט אות בתדר של 120MHz. חשב את תדר הבבואה של האות, וקבע אם תדר הבבואה מפריעה לקליטת האת. נמק את קביעתך.

תשובה פתרון דרך מלאה

א. המלבן X מייצג יחידת מגבר תב"ם שני.
התדר המרכזי של יחידה זו (fIF2) הוא:
fIF2=fLO2-fIF1= 40*10^6-30*10^6=10*10^6 = 10MHz

ב.מגבר RF כמעגל מגבר מכוון ומתכוונן מבצע את הברירות הראשונית של האות הרצוי ומגביר את האות.
מגבר זה קובע גם את ספרת הרעש הכללית של המקלט כלומר את רגישות המקלט.

fLO-fRF=fIF1
fRF=fLO-fIF1

fRFmax= 175*10^6-30*10^6=145 MHz

fRFmin= 150*10^6-30*10^6 = 120MHz


ג. היתרון של מקלט זה לעומת מקלט סופר הטרודיין פשוט הוא בפתרון בעיית תדר הראי: במקלט זה בוחרים תדר ביניים ראשון גדול מאוד כך שדחיית תדר הראי על ידי מגבר ה-RF תהיה מקסימלית ותדר הביניים השני נבחר קטן יחסית שיתאים למימוש מגבר תדר הביניים השני כך שרוחב הסרט שלו יהיה שווה לרוחב הסרט של האות המאופנן.

ד.
fIM1=fRF+2fIF1=120*10^6+2*30*10^6= 180MHz
fIM1=fRF-2fIF1=120*10^6-2*30*10^6= 60MHz

שני תדרי הבבואה האפשריים מחוץ לתחום הקליטה ומרוחקים מתדרי האות הנקלטים.


א.      שרטט סכימת מלבנים עקרונית של גלאי FM מסוג P.L.L, הסבר את תפקידו של כל בלוק שציירת.
ב.       בגלאי FM מסוג P.L.L רגישות ה-V.C.O היא 1500Hz/mV. מהו מתח השגיאה הצפוי לכניסת תדר בתחום של  ±10kHz סביב התדר החופשי של ה-V.C.O.
ג.        נתון P.L.L עם תדר חופשי של 10MHz ואות כניסה המשתנה בתחום התדרים 8.5 עד 11.5 MHz . האם P.L.L עם 10% תחום תפיסה (CAPTURE RANGE) ו-20% תחום נעילה (LOCK RANGE) יכול לעמוד בתנאים אלה. נמק את תשובתך ע"י חישוב.

ד.       הסבר: תחום עקיבה ותחום רכישה.








א. הסבר את עיקרון משפט הדגימה
ב. בציור נתונה מערכת תקשורת סיפרתית הפועלת בשיטת הקידוד הסיפרתית PCM.

זהה את ייעודו של כל אחד מהמלבנים 1,2,3 והסבר ואת תפקידם.
ג. למערכת TMD נתונה ישנה ארבעת הערוצים הבאים:
ערוץ 1: 4kHz
ערוץ 2: 2.5kHz
ערוץ 3: 1.5kHz
ערוץ 4: 3kHz

ג.1. שרטט את המערכת המורחבת.
ג.2. חשב את הקצב המזערי שבו ניתן לדגום את הערוצים.
ג.3. כל דגימה של ערוץ מקודדת על ידי 8 סיביות. חשב את קצב העברת הסיביות.

חשב את הקצב המינימלי שבו ניתן לדגום את הערוצים?

תשוובת:

א.עיקרון משפט הדגימה על פי נייקוויסט: על מנת לשחזר גל מידע, תדר פולסי הדגימה חייב להיות לפחות פעמיים מהתדר המקסימלי של גל המידע.

ב.כדי להמיר אות אנלוגי לסיפרתי אנו עוברים שלושה תהליכים:
דגימה
כימוי
קידוד.

מלבן 1 - תפקיד המלבן לשמש כמעגל כימוי - המעגל מחלק את אות המידע האנלוגי הרצוף לרמות מתח בדידות מוגדרות (דיסקרטיות) - כך שכל רמה ורמה מיוצגת עם ערך מתח שונה.

מלבן 2 - תפקיד המלבן לשמש כמעגל מקודד. כלומר לקבוע לכל תחום מרמות המתח, ערך מספרי בינארי. תפקיד המשדר הוא לשדר את המספרים המייצגים בלבד לכל דגימה ודגימה בזה אחר זה.

מלבן 3 - תפקיד המלבן לשמש כמסן מעביר תדרים נמוכים: המסנן מסלק את רכיבי התדר הגבוהים המתקבלים לאחר הפנוח (אות כל מלבני). וזאת במגמה להחזיר את רכיבי התדר הנמוכים של האות האנלוגי המקורי.
כמו כן מסנן מעביר נמוכים נועד להחליק את האות, לחבר את כל הקצוות וליצור את האות האנלוגי המשוחזר. במוצא המסנן מתקבל אות אנלוגי משוחזר.


ניתן לראות את שלושת התהליכים בגרפים הבאים:



הנתונים המתלווים אל זה:
0→0.3=0
0.3→0.6=1
0.6→0.9=2
0.9→1.2=3
1.2→1.5=4
1.5→1.8=5


ניתן לראות בשרטוט כי פולסי הדגימה שווים בעוצמתם ובתדר שלהם.


ג.1. המערכת המורחבת:


ג.2. הקצב המזערי שבו ניתן לדגום את הערוצים הוא פי שתיים מהתדר המקסימלי. (פי שתיים מארבע קילו הרץ, שמונה קילו הרץ).


ג.3.

תרגיל:
נתון ערוץ תקשורת בעל רוחב פס של 5000Hz.
יחס אות לרעש 40DB.
מספר הערכים השונים של האות הסיפרתי 10.

א. 1. חשב את הקצב המירבי של העברת נתונים בערוץ תקשורת על פי נוסחת נייקוויסט.
   2. חשב את הקצב המירבי של העברת נתונים בערוץ התקשורת על פי נוסחאון שאנון.
ב. השווה בין השיטות של ריבוב האות CDMA ו- TDMA.
בהשוואתך הצג יתרון אחד וחסרון אחד של כל אחת משתי השיטות הללו.

משפט נייקוויסט (כפי שהוא מוצג באוגדן הנוסחאון)


נציב בנוסחה את הנתונים ונקבל: 40000 bps.


משפט שאנון כפי שהוא מוצג באוגדן הנוסחאון:

יש לדאוג להמיר את יחס אות לרעש מדציבל למספר רגיל, באופן הבא:


התוצאה היא: 66,439.28321 bps.





תרגיל:
מקלט AM בעל רוחב סרט של מגבר תדר רדיו הוא:
540 -1600 (kHz)
א. חשב מהם תדרי הבבואה כאשר קולטים תחנות:
f1= 550kHz
f2 = 1600kHz

ב. הסבר אלו מתדרי הבבואה שחושבו בסעיף א' יגרמו להפרעות במקלט.
ג. משתמשים במקלט בעלת המרת תדר כפולה, חשב את תדר הביניים הדרוש בדרגת התב"ם השראשונה כדי למנות הפרעות בתדרי הבבואה.

תשובות

א. על פי הנוסחה בדף הנוחסאון, הנוסחה של תדר הבבואה:

F(IM)1= 550+2*455 = 1460 kHz
F(IM)2= 1600+2*455 = 2510 kHz

ב. 1460kHz יגרום להפרעות במקלט מפי שזה בתחום.
ג. דחיית תדר הבבואה תתרחש כאשר מגדילים את תדר ה-fIF, כך יונחת תדר הבבואה בעצם הוא יידחה.

540+2fIF > 1600
2fIF>1600-540
2fIF>1060
fIF>530 Hz


שאלה

X(FM)=20*sin(6.28*10^8 t+mf*cos6280 t)
הביטוי מתאר אות המשודר באפנון FM.
סטיית התדר 50kHz.
א. חשב את מקדם האיפנון ואת רוחב הפס של האות.
ב. הסבר את עיקרון הפעולה של גלאי FM בעזרת מעגל תהודה.
ג. הסבר מדוע נרגש מעגל בקרת תדר אוטומטית במקלט FM.



שאלה:
לקו תמסורת קיבול של 100PF למטר והשראות של 250mHy למטר.
אורך הקו 500 מטר.
בקצה הקו מחובר עומס מתואם.
א. הגדר את העכבה האופיינית של הקו וחשב אותה.
ב. הגדר ת מקדם ההחזרה של הקו וחשב אותו.
ג. הגדר את יחס הגלים העומדים של הקו וחשב אותו.
ד. חשב את מהירות הגל של הקו.




אפנון AM


שרטוט של: גל המידע, גל הנושא, והגל המאופנן.

באפנון AM: המידע נימצא בשינוי אמפליטודת גל המידע.

BW = תחום התדרים שמשדר ומקלט מעבירים ללא הנחתה.

שרטוט של רוחב פס:


BW=Fmin-Fmax


נצילות: יחס בין ההספק המנוצל להספק המושקע.
ההספק המשודר הוא ההספק המושקע. ההספק המנוצל הוא 

שרטוט הספקטרום:


גלאי מעטפת AM
שרטוטים:


תכנון גלאי AM:


הנוסחה כפי שהיא מובאת בדף הנוסחאון:




במקרה שלנו:


1 micro sec < R*C < 18 micro sec

נבצע ממוצע הנדסי


נקבע שיש לנו קבל של אחד מיקרו פרד
C= 1 micro f.

נימצא את ערך הנגד המתאים:
R=(4.24)/0.1 = 42.4Ω

הסבר גלאי AM גלאי מעטפת

ב- t=0 המתח על הקבל הוא 0v לכן גם על הקתודה יש 0v.
כאשר המתח של הסינוס הראשון מתחיל לעלות על המתח של הדיודה, הדיודה מוליכה והיא טוענת את הקבל C1.
הקבל נטען עד ל Umax בזמן אפס. (התנגדות הדיודה בזמן ההולכה היא נמוכה מאוד).
כאשר מתח הכניסה יורד למתחת ל-Umax במצב זה הקתודה יותר חיובית מהאנודה והדיודה נכנסת למצב קיטעון, והקבל מתפרק דרך הדיודה.

על מנת לקבל את המתח הסינוסי הרצוי אנו צריכים לתכנן את ערכי הקבל והנגד. (R, C1) כפי שהדגמתי לעיל.

תפקיד C2
לפני C2 מקבל גל סינוס רוכב על DC:
ולאחר C2 נקבל גל סינוס סביב ציר ה-0 היות והקבל C2 חוסם DC.

תפקיד LPF
זה הוא מסנן מעביר נמוכים שתפקידו לחסום את כל התדרים שהם לא תדרי השמע ולהעביר רק את תדרי השמע.

שרטוט של מיקום הגלאי:



שאלה:
ענה על פי השרטוט שלפנייך:


א. רשום את הביטוי המתמטי של Vout.
ב. מה תפקידו של מעגל זה.

פתרונות:

בנקודות A B C D E שבשרטוט הביטוי המתמטי:


ב. תפקידו של מעגל זה הוא אפנן SSB.


תשובות











שאלה

באיור נתונות 6 יחידות מודולריות. הינך מתבקש לשרטט תרשים מלבנים של אפנן SSB תוך ניצול היחידות הנ"ל או חלקם. את את פעולת האפנן.

היחידות המודולריות:



ב. האפנן שתכננת מיועד לתחנת שידור בתדר השידור 1MHzותדר גל המידע 2kHz.
חשב את התדר במוצא כל אחד מן היחידות שנכללו בתרשימך בסעיף א'.
שרטט את ספקטרום התדרים במוצא של כל אחת מהיחידות הנ"ל.
ג. הגדר את המושג ברירות, דחיית תדר ההבואה, 


פתרונות:

א.שירטוט התשובה:

ב.  שרטוט התשובה:








מידע:
גל מאופנן AM: שלוש תדרים מרכבים אותו: fc-fm, fm, fc+fm. 
ספקטרום: חלוקה של התדרים המרכיבים את הגל.

ארבעת התכונות של מקלט:
ברירות: היכולת לבחור את התדר הרצוי מכלל התדרים המגיעים לאנטנה.
(מגבר תדר רדיו אחראי על זה, הוא בעל מעגל תהודה).
יש קבל משתנה.

רגישות: זו התחנה בעלת האמפליטודה הנמוכה ביותר שיכולה להיקלט במקלט והמקליט יכול לגלות אותה, מבלי להיבלע ברעש.
(הדרגה שאחראית על הרגישות היא מגבר RF, ודרגת IF).

נאמנות זה היכולת של מקלט לשחזר בצרוה מדוייקת את גל המידע. (מסנן IF תב"מ).



דחיית תדר הבבואה
על מנת לדחות תדר בבואה אנו רציכים להגדיל את ה-fIF.

שרטוט של אופיין מעגל תהודה:



ככל ש-fIF גדול יותר Fimage (תדר הבבואה) מונחת וזאת עושים בעזרת מקלט סופר הטרודיין בעל המרת תדר כפולה.


אות המידע שיגיע ליעד המידע יהיה מורכב מסיכום האותות של שתי תחנות: האחת רצויה והשנייה בלתי רצויה. מובן שהאות הבלתי רצוי יפריע להבנת האות הרצוי, ויהווה רעש או הפרעה.
התדר הבלתי רצוי שגם הוא מומר לתדר ה-IF נקרא תדר הבבואה.

שרטוט של תדר ההבבואה:



במקלט סופר הטרודיין בעל המרת תדר כפולה יש שתי מערכות המרה:
מערכת המרה ראשונה מורכבת מערבל 1, fLO1 ומגבר ומסנן IF אחד: תפקיד של מערכת זו הוא להגדיל את ה-fIF על ידי הגדלת ה-fLO זאת על מת לדחות את תדר ההבואה.

במערכת ההמרה השנייה המורכבת מערבל 2, fLO2, ומגבר ומסנן IF2: תפקיד של מערכת זו הוא להחזיר את ה-fIF לגודלו המוקרי.
(ב-AM, יש לנו fIF בתדר 10.7MHz)
(ב-FM יש לנו fIF בתדר 455kHz)


FLO2= fIF2+fIF1

fIF2 הוא התדר IF הסטנדרטי.
fIF1 הוא התדר שנקבע על ידי היצרן, והוא ידוע לכן FLO2 הוא בעל תדר קבוע תמיד.


שרטוט של מקלט סופר הטרודיין בעל המרת תדר כפולה:






אפנון FM
שינוי באמפליטודת גל המידע מביא לשינוי בתדר גל הנושא.
כאשר אמפליטודת גל המידע עולה גם תדר גל הנושא עולה וההיפך.

שרטוט של גל המידע, כל הנושא והגל המאופנן:

אות המידע נימצא בשינוי תדר הגל המאופנן.


תרגיל הבנה
fmax= 800kHz
fmin=750kHz


800= fc+Δfc
750= fc-Δfc

נבצע חיסור של המשוואות

50=2Δfc

Δfc=25 kHz.

שרטוט של מקלט FM:


לאנטנה מגיעים גלים מאופננים (FM). עם שינוי תדר התחנה משתנה גם תדר המתנד המקומי ושני התדרים נכנסים לערבל.
ביציאה מהערבל מקבלים שני תדרים:
fIF=fLO-fRF
fIF=fLO+fRF

כאשר רק fLO-fRF השווה ל fIF עובר את מגבר ומסנן IF. ביציאה ממגבר ומסנן IF מתקבל גל מאופנן שתדרו  fIF, גל זה נכנס למגבל (limiter) שתפקידו לגרום לכך שביציאתו כל התחנות תהיינה בעלות אותה אמפליטודה.
אחריו יש גלאי שביציאתו מתקבל גל המידע.
היות ובאיפנון FM המידע נימצא בשינוי התדר, כל תזוזה בתדר המתנד המקומי כתוצאה מהתחממות הריכבים תיגרום ל-fIF שונה, וכתוצאה מכך לשיבוש המידע.
AFC ממיר את שינוי התדר של גל המידע למתח, מתח זה נכנס ל-VCO, שמשנה את תדרו בהתאם עד שמגיעים ל-fIF הרצוי.


גלאי FM גלאי שיפוע

שרטוט של גלאי FM:

שרטוט אופיין של מעגל תהודה:




מעגל התהודה השמאלי הוא מעגל תהודה של מגבר ומסנן IF אחרון לכן התדרים שלו:

fIF+ΔfIF
fIF-ΔfIF

כאשר המידע נימצא בשינוי התדר ΔfIF, בעזרת החלק (ה-"כאילו") לינארי של אופיין מעגל התהודה השני, אשר נותן על כל ΔfIF, את ΔV,כלומר על כל שינוי תדר בתדר גל הנושא, יש לנו שינוי במתח (באמפליטודה) בצורה לינארית, במילים אחרות הופכים את גל המידע שנימצא בשינוי התדר לגל מידע שנימצא בשינוי המתח (האמפליטודה), לכן ("כאילו") אנו מצבעים המרה של גל מאופנן FM לגל מאופנן AM.
אנו מכניסים אותו לגלאי AM סטנדרטי.
שמו של גלאי זה ניתן לנו משום שהחלק הליאנרי של מעגל התהודה נראה כמו S. (שיפוע).



קווי תמסורת ואנטנות

קווי תמסורת:

שרטוט של קווי תמסורת:



ככל שהתדר גדול יותר כל ההתנגדות של הסליל עולה.
ככל שהתדר גדול יותר ההתנגדות של הקבל יורדת.
או במילים אחרות:
היגב סליל ותדר ביחס ישר.
היגב קבל בתדר הם ביחס הפוך.



ניתן להזניח את ההתנגדות הפנימית של הסליל - מפני מדובר בתדרים עצומים.


הגדרת עכבת אופיינית: עכבה אופיינת היא התנגדות הכניסה של קו תמסורת והיא שווה בכל נקודה ונקודה, מפני שקו התמסורת הוא אינסופי.

שרטוט של קו תמסורת:

הגל המתקדם (Vin) זה המתח שנופל על העכבה האופיינית, לכן נוכל לומר ש Vin:


לכל קו תמסורת יש עגבה אופיינית המסומנת ב-Z0 והיא מחושבת באמצעות הביטוי:


(הביטוי מופיע בדף הנוסחאון)

ZL - היא עכבת העומס.


כאשר:
ZL=Z0 קו התמסורת הוא קו מתואם.
ZL!=Z0 קו תמסורת לא מתואם.  (לא שווים)

שרטוט קו תמסורת עם גל מתקדם וגל חוזר:
1. קו תמסורת מתואם - זה קורה כאשר Z0=ZL, וקו תמסורת לא מתואם כאשר ZL!=Z0. (שונה).

כאשר קו תמסורת מתואם אין גלים חוזרים וכאשר קו תמסורת לא מתואם יש גלים חוזרים.

שרטוט של קו תמורת פתוח בקצהו:

ZL=
מדובר בקו תמסורת לא מתואם, כי העכבה האופיינית איננה יכולה להיות שווה לאינסוף.
שרטוט יחס גלים עומדים:




שרטוט של קו תמסורת מקוצר בקצהו (או סגור בקצהו)

ZL=0
מדובר בקו תמסורת לא מתואם, כי העכבה האופיינית איננה יכולה להיות שווה לאפס.
שרטוט יחס גלים עומדים:



גל מתקדם לאורך קו תמסורת זז ב-90 מעלות כל רבע למוצא והוא מתקדם בכיוון השעון כמוראה באיור.

קו תמסורת פתוח בקצהו, הוא קו תמסורת לא מתואם, היות ו ZL=∞ המתח בקצה הוא מתח מקסימלי והוא שווה ל-2Vin.

קו תמסורת סגור בקצהו, הוא קו תמסורת לא מתואם, ZL=0,  לכן המתח בקצה יהיה שווה לאפס.

מקדם ההחזרה מבטא כמה מהגל המתקדם חוזר.
הנוסחה של מקדם ההחזרה כפי שהיא מובאת בדף הנוסחאון:







איך נדע כמה מתח חזר?
על פי הנוסחה הבאה אשר לא מופיעה בדף הנוסחאון:


Vi - הגל החוזר

נוסחה נוספת שלא מופיעה בדף הנוסחאון:




נוסחה שלא נמצאת בדף הנוסחאון:
יחס גלים עומדים




נוסחאות נוספות אשר מופיעות הנוסחאות:
נוסחה למציאות אורך גל, כאשר c היא מהירות האור. (c=3*10^8), ותדר הגל f.





מהירות ההתקדמות של גלי הזרם והמתח בקו:



נוסחת יחס גלים עומדים אשר מופיעה באוגדן הנוסחאון:




שרטוט של קו תמסורת


תרגיל

שרטוט של האיור:

באיור לשאלה מתואר קו תמסורת חסר הפסדים שקיבולו ליחידת אורך הוא: c=100pF/m
המתח בכניסה לקו התמסורת הוא 100micro V.
המתח המירבי בקו הוא 150micro V.

א. חשב את העכבה האופיינית של הקו Z0.
ב. השראות הקו למטר.
ג. מקדם ההחזרה של קו התמסורת.
ד. חשב את יחס הגלדים העומדים בקו התמסורת.
ה. המתח המינימלי בקו.

תשובות פתרונות דרך פעולה תשובות מלאות

א. נעבד את הנתונים שלנו:
המתח המתקדם הוא: Vi=100micro V.
על פי השרטוט: Vin=200micro V.
על פי השרטוט: Rs=50 אום.

נציב הנוסחה הבאה:

Z0=50 אום


ב. לאחר שיש לנו את העכבה האופיינית, ונתון את קיבול הקו לחידת אורך: C=100micro pF/m, נוכל להציב בנוסחה הבאה (הנוסחה נתונה בדף הנוסחאון):


ג. על פי השירטוט ניתן לראות כי:
ZL=150 אום.
מכיוון שהעכבת העומס גדולה יותר מהעכבה האופיינית, נשתמש בנוסחה:


ד. על מנת למצוא את יחס הגלים העומדים נציב בנוסחה:



ה. על מנת למצוא את המתח המינימלי, נשתמש בנוסחה שלא נמצאת בדך הנוסחאן, אבל היא כן מופיעה למעלה:


אנחנו צריכים את הגדל החוזר על שנוכל למצוא את המינימלי.


לכן נציב


לאחר מכן יש לנו את כל הנתונים על מנת להציב בנוסחה שלעיל.



שאלה

שרטוט שאלה:




שרטוט יחס גלים עומדים של השאלה:



באיור לשאלה מתואר קו תמסורת AB שאורכן 120 CM.
קו התמסורת מוזן ממקור מתח Vin ומועמס על ידי צרכן RL שהתנגדותו 300 אום. 
התפלגות המתח לאורך קו התמסורת AB מהעומס עד למקור המתח נתונה באיור.

א. חשב את יחס הגלים העומדים.
ב. חשב את העכבה האופיינית ואת מקדם ההחזרה.
ג. חשב את התדר של המקום. 

תשובות
א. נוכל לחשב את יחס הגלים העומדים על פי השרטוט, 
על פי השרטוט אנו רואים כי Vmax=6V, Vin=2V.

נוכל להציב בנוסחה הבאה: (אינה מופיעה בדף הנוסחאון):


S.W.R=6/2=3.


ב. נחשב את העכבה האופיינית.

נעבד את הנתונים שיש לנו:

ZL=300 OHM

על פי השרטוט אנו רואים כי Vmax=6V, Vin=2V.

ניצור מערכת משוואות

6=Vr+Vi
2=Vr-Vi

נבצע חיסור

4=2Vi
Vi=2 v

נציב באחד המשוואות את Vi

6=Vr+4
Vr=2 v
ניעזר בנוסחה שלא נימצאת בדף הנוסחאון:


באמצעותו נימצא את מקדם ההחזרה, מפני שעתה יש לנו את Vi ואת Vr

מקדם ההחזרה שווה:0.5

נציב בנוסחה על מנת למצוא את העכבה האופיינית:
הנוסחה נמצאת בדף הנוסחאון

נציב ונקבל
Z0=100 ohm

ג. על מנת לחשב את תדר המקום אנו ניעזר בנוסחה אשר נימצאת בדף הנוסחאון:


f= 375 MHz




תרגיל
לקו תמסורת קיבול של 100pF/m והשראות של 250mHy למטר.
אורך הקו הוא 500m.
בקצה הקו מחובר עומס מתואם.
א. הגדר את העכבה האופיינית של הקו וחשב אותה.
ב. הגדר את מקדם ההחזרה של הקו וחשב אוותו.
ג. הגדר את יחס גלים עומדים של הקו וחשב אוותו.
ד. חשב את מהירות הגל של הקו.

תשובות
א. הגדרה של Z0 עכבה אופיינית: התנגדות הכניסה של קו התמסורת והיא שווה בכל נקודה ונקודה משום שהוא אינסופי.
ניעזר בנוסחה אשר נמצאת בדף הנוסחאון:

Z0=50 ohm

ב. מקדם ההחזרה מבטא כמה מהגל המתקדם חוזר. מכיוון שמודבר בקו תמסורת מתואם, הריי שאין גל חוזר והוא שווה לאפס. (אנו יודעים בקו תמסורת כי Z0=ZL).

ג. הגדרה של יחס גלים עומדים: סכום של הגל המתקדם והגל החזר של קו התמסורת בכל רגע נתון.


S.W.R=1

ד.  נציב בנוסחה אשר יש בדף הנוחסאון:



V= 200 Mm/sec



תרגיל שאלה קו תמסורת

לקו תמסורת יש קיבול של 200pF/m והשראות של 500nH/m.
הקו מוזן על ידי מקור מתח חילופין בעל עוצמה של 100micro V והתנגדות מוצא של 50 אום.
במוצא הקו יש עומס שהתנגדותו 75 אום.
א. הגדר מהי עכבה אופיינית של קו תמסורת וחשב את העכבה האופיינית של הקו הנתון.
ב. חשב את מקדם ההחזרה ואת יחס הגלים העומדים.
ג. חשב את עוצמת המתח המירבית בקו.

תשובות
תחילה ננתח את כל הנתונים שלנו:
C= 200 pF/m
L= 500 nH/m
Vin= 100 micro V
Rs = 50 ohm
ZL = 75 ohm

א. עכבה אופיינית היא התנגדות הכניסה של של קו תמסורת והיא שווה בכל נקודה ונקודה מפני שהוא אינסופי.
נשתמש בנוסחה אשר נימצאת בסף הנוסחאון על מנת למצוא את העכבה האופיינית:

Z0=50 ohm
תחילה, לפני שנעסוק בפתירת הסעיפים הנותרים, נחשב את הגל המתקדם, הגל המתקדם זה המתח שנופל על העכבה האופיינית,


Vi=50 micro 

ב. נוכל למצוא את מקדם ההחזרה על ידי הנוסחה אשר נמצאת בדף הנוסחאון:



מקדם ההחזרה שווה: 0.2

נחשב יחס גלים עומדים על פי הנוסחה:


S.W.R= 1.5
ג. חשב את עוצמת המתח המירבית בקו התמסורת, ניתן לחשב את זה עם הנוסחה אשר לא נימצאת בדף הנוסחאון:



אנחנו צריכים למצוא את הגל החוזר על מנת להשתמש בנוסחה הזאת


Vr=0.2*50 = 10 micro V


Vmax=10+50= 60 micro V.





שאלה תרגיל עם פתרון מלא

שרטוט של  השאלה:

באיור לשאלה נתון מעגל חשמלי של מתנד קולפיץ'. מקדם המשוב של המתנד הוא שליש.
א. העתק למחברתך את המעגל החשמלי והשלם את הרכיבין החסרים במלבן המסומן ב-X.
ב. מהם שני התנאים לקיום תנודות במתנד.
ג. חשב את ההתנגדות המירבית של הנגד R1 שתבטיח קיום תנודות במתנד.


תשובות
א. שרטוט של מערכת המשוב של קולפיץ:


ב. שני התנאים לקיום תנודות במתנד הם:

הגבר אינסופי



משוב חיובי




באותה עת נלמד מהו משוב:
משוב מחזיר חלק מהיציאה לכניסה (הוא משיב, מהמילה שב).
כאשר יש משוב חיובי אנו מחזירים את היציאה לכניסה באותו מופע, כלומר הכניסה גדלה, המוצא גדל, לכן ההגבר אינסופי.
כאשר יש משוב שלילי אנו מחזירים את היציאה לכניסה במופע הפוך, כלומר הכניסה קטנה, המוצא קטן.

באותה היזדמנות נלמד על משהו חשוב:
תפקיד מערכת המשוב:
1. לשבוע את התדר.
2. לקבוע את ההגבר.
3. להזיז את המופע (כל קבל מזיז את המופע ב-90 מעלות) של היציאה - הופך מתח שלילי לחיובי אם לא היה מזיז מופע לא היה משוב חיובי. תפקיד הסליל הוא לתקן את הזווית.

קלאפ הוא שיפור של קולפיץ', קולפיץ' לא כל כך יציב התדר יכול להשתנות.

שרטוט של מערכת המשוב של קלאפ:

תפקיד C3: מבטל את הקבל ה-"פרזיטי" שנוצר בתדרייות גבוהות, הקבל הפרזיטי משפיע על התדר והקבל C3 מבטל אותו.


תרגיל

שרטוט של מגברים.

נתונה מגבר 1:
G1=12db
NF1=4

נתונה מגבי שני:
G2=50db
NF2=6

הספק האות במבוא המערכת הוא 0.5microW.
הספק הרעש במבוא המערכת הוא 1microW.

א. חשב את יחס האות לרעש במוצא המערכת.
ב. מה תהיה סיפרת הרעש של המערכת אם מחליפים את מיקומם של שני המגברים.
ג. בהתייחס לספרת הרעש של המערכת, הסבר באיזה אופן עדיף לחבר את המגברים: לחברם כמו באיור לשאלה 1, או להחליף את מיקום המגברים?
ד. מהו הספק הרעש במוצא המערכת המתואר באיור לשאלה.

תשובות

א. על מנת לחשב את הספק הרעש במוצא המערכת אנו צריכים להבין מה הם דורשים מאיתנו.
הם דורשים מאיתנו:


במוצא המערכת


נוכל להשתמש בנוסחה:

יש לנו את יחס האות לרעש במבוא המערכת.
אין לנו את סיפרת הרעש הכוללת של המערכת, לכן אנחנו נחשב אותה בעזרת הנוסחה אשר נימצאת בדף הנוסחאון:

יש לזכור להמיר את כל המספרים למספרים רגילים, על ידי הנסחה:


על ידי הצבה אנחנו נקבל שסיפרת הרעשת הכוללת של המערכת היא:
4.31


נציב בנוסחה לעיל, ונקבל את התשובה:
116=10*log(116)=20.64 db.


ב. אנחנו מחליפים בין נתוני שני המגברים ומציבים בנוסחה הבאה: (הנוסחה נימצאת בדף הנוסחאון)

NF=6

ג. אנו מעוניינים בכמה בפחות סיפרת רעש. ככל שהמגברים קרובים יותר למוצא משפיעים יותר, לכן אנו צריכים שסיפרת הרעש של המגבר הראשון תהיה נמוכה יותר, לכן עדיף לא לשנות את הסדר שלהם ולהשאיר אותם כמו באיור.
ד. אנו צריכים למצוא את הספק הרעש במוצא המערכת המתוארת בשרטוט לשאלה 

יש להבין שני כללים מאוד חשובים:


Pso - במוצא המערכת
Psi - במבוא המערכת 



Pno - במוצא המערכת
Pni - במבוא המערכת
X - הרעש הפנימי
נימצא את הספק האות במבוא המערכת על פי הנוסחה הראשונה מבין השניים העליונות, ואז נציב ביחס שמצאנו בסעיף א'.

Pso=792.446 W
במוצא המערכת

נציב בפתרון שלנו של סעיף א'

Pno=6.8314 W
במוצא המערכת




תרגיל

שרטוט התרגיל:
מגבר - ערבל - מגבר

מגבר א': NF=4db G=20db
מגבר ב': NF=2db G=10db
ערבל: NF=3db G=-3db

א. קבע בעזרת חישוב את המיקום של מגבר א' ושל מגבר ב' שיניב את סיפרת הרעש הנמוכה ביותר, והצג אותה בתרשים המלבנים.
ב. חשב את ההגברה הכוללת G בערך מספרי ובדציבל עבור התרשים ששרטטת.
ג. הופכים את סדר המגברים ששרטטת בסעיף א' , האם ההגברה הכוללת תקטן / תגדל/ לא תשנה  נמק את תשובתך.
ד. בהתייחס לסעיף א', אתה נדרש לשפר את סיפרת הרע, איזה מהמרכיבים תבחר לשנות לשם כך, נמק את תשובתך.

פתרון תשובה מלאה הסבר דרך 
א. כמו שנאמר לעיל: מה שיותר קרוב למבוא יותר משפיע, אנו רוצים שיפרת הרעש תהיה נמוכה כמה שיותר, לכן מה שעם סיפרת הרעש הנמוכה ביותר יהיה ראשון.

לפיכך מגבר ב' אמור להיות ראשון, הערבל שני כי מיקומו קבוע ולא משתנה, ומגבר א' אמור להיות אחרון.

חישוב של סיפרת הערש הכוללת על פי הנוסחה:

NF=1.9815

מגבר א': NF=2.51 G=100
מגבר ב': NF=1.58 G=10
ערבל: NF=1.995 G=0.5

שרטוט של התשובה:

ב. ההגבר הכולל הוא: 
20+10-3=27db
501.18723

ג.  הגבר לא ישתנה משום שבהגבר בקסקדה (בשרשרת) לא משנה המיקום,  לא משנה מה מחברים קודם - פשוט הכל יהיה כלול.

ד. אם נהפוך את הערבל, שהוא יהיה בעל משוב חיובי יותר, כלומר היוא יהיה שלוש ולא מינוס שלוש, זה יגרום לכך שסיפרת הרעש תהא נמוכה יותר. (כך נשפר את סיפרת הרעש).














אנטנות
מבחינים בין שני סוגי אנטנות:
אנטנת שידור ואנטנת קליטה.
אנטנת שידור היא אנטנה שנועדה להקרין למרחב את האנרגיה המסופקת לה על ידי המשדר.
אנטנת קליטה תפקידה לקלוט אנרגיה מהגלים האלקטרו מגנטים המגיעים אליה.
ההבדל בין אנטנת קליטה לשידור הוא בהספקים העוברים דרכה.
דרך אנטנות שידור מעבירים הספקים ניכרים שעשויים להגיע אל קילו וואטים - KW, בעוד שאנטנת קליטה מעבירה דרכה הספקים של מילי ווטאים -mW.

כיצד מקרינה אנטנה:
כשמעבירים זרם דרך מוליך כלשהו נוצר סביב המוליך שדה מגנטי.
הזרם דרך המולים יהיה קבוע בזמן - אז גם השדה המגנטי יהיה קבוע בזמן.
כשהזרם ישתנה יכולו שינויים גם בשה המגנטי בהתאם.
שדה מגנטי משתנה יוצר שדה חשמלי שיתקיים כל עוד חלים שינויים בשדה המגנטי.
השדה החשמלי נעלם שהדה החשמלי מפסיק להשתנות.
שינויים בשדה החשמלי גורמים תמיד להיווצרות שדה מגנטי, לכן כאשר במוליך מסוים זורם זרם חילופין הוא מוקף בשדות מגנטים ובשדות חשמליים כשקיום כל אחד מהם תלוי בשינויים שחלים בשני.

אם נניח שדרך מוליך זורם זרם סינוסואדלי - גם השדה החשמלי יהיה בצורת סינוס.
כאשר כיוון הזרם מתחלף וזה קורה פעמיים בכל מחזור - השדה המגנטי חייב אף הוא לשנות כיוון, לשם כך תחילה חייב להיעלם השדה בכיוון האחד ואחר כך נוצר השדה המגנטי בכיוון ההפוך.
היות ובאנטנות עובדים עם תדרים גבוהים חילופי האנרגיה בין המוליך לסביבה אינם מספיקים לעקוב אחרי שינויים הזרם, לכם חלק מהאנרגיה החשמלית מתפזרת במחרב והתופעה זו חוזרת על עצמה בכל מחזור ומחזור.
האנרגיה הנשארת מחוץ למוליך מתפזרת למרחב במהירות השווה למהירות האור ומוליך כזה מהווה למעשה אנטה משדרת.

ככל שתדירות הזרם במוליך תגדל כך תגדל כמות האנרגיה המתפזרת סביב המוליך ואנרגיה זו מתפזרת למרחב בצורת גלים אלקטרו מגנטים.

האנטנה הפשוטה ביותר מורכבת מזוג מוליכים המוזנים על ידי מקור אנרגיה חשמלי.
אפשר לראות אנטנה זו כהתפתחות של קו תמסורת פתוח, אנטנה כזו מכונה אנטנת דיפול.
אנטנת דיפול תהיה תוהדרת (משדרת) אם אורכה יהיה כפולה שלמה של חצי מאורך גל המתאים לתדר השידור או הקליטה.

כיווניות האנטנה ודיאגרמת קרינה

אנטנה חד כיוונית איזוטרופית - משדרת לכל הכיוונים. (בצורה כדור).
אנטנה כיוונית - משדרת לכמה כיוונים בלבד.

אנטנה כיוונית או איזוטרופית היא אנטנה משדרת אנרגיה או הספק במוצא באופן שווה לכל הכיוונים.
במציאות לא קיימת אנטנה איזוטרופית, כל האנטנות המעשיות מצטיינות בתכונה שיש להם כיוון קרינה מועדף כלומר האנטנות המעשיות רק כיווניות.

כיווניות  האנטנה מוגדרת כיחס בין ההספק המוקרן על ידי האנטנה בכיוון מסוים לבין ההספק שהיה מוקרן על ידי אנטנה איזוטרופית לאותו כיוון כאשר שתי האנטנות היו מוזנות ממקורות זהים.

את כיווניות האנטנה מתארים בעזרת דיאגרמת קרינה.
זו דיאגרמה המתארת את העוצמה היחסית של השדר החשמלי המוקרן על ידי האנטנה בכיוונים שונים.

קיימות שתי סיבות שבגללן מתארים בדיאגרמת הקרינה את העוצמה היחסית של האנטנה:
1. עוצמת השידור במרחק מסוים מהאנטנה ובכיוון מסוים תלויה בהספק המקור המזין את האנטנה..עבור מקורות מתח שונים יתקבלו באותו מקום עוצמות שדה שונות.
2. עבור מקור מסוים המזין את האנטנה ועבור כיוון מסוים שנבחר: עוצמת השדה תלויה במרחק מהאנטנה. ככל שנתרחק מהאנטנה עוצמת השדה תלך ותקטן.

רוחב אלומה:
רוחב אלומה הוא הזווית שבין שני הקרניים שלאורכן ההספק שווה למחצית ההספק לכיוון ההספק המקסימלי לו.
ככל שרוחב האלומה צר יותר ככה כיווניות האנטנה גדולה יותר, היות ו-PMAX גדול יותר.



עכבת האנטנה והתנגדות קרינה
לא כל ההספק המוזן על ידי המקור מוקרן דרך האנטנה.
כמו בכל מוליך, גם באנטנה קיימים הפסדים הנובעים מהמוליכים המרכיבים את האנטנה.
ההפסדים השונים של האנטנה מיוצגים על ידי התנגדות דמיונית המכונה "התנגדות ההפסדים RL".
האנטנה מקרינה דרך התנגדות דמיונית המסומנת כ-Rr.






בשיטת קידוד מסוג PCM משדרים קוד בניפרד לכל אחד מהאותות הנדגמים. מסתבר כי לדגימות הנלקחות מאותות דיבור קיים הפרש מתח קטן בין שתי דגימות רציפות.
לכן, במקום לשדר קול נפרד לכל רמה, נשדר קוד המייצג רק את ההפרש של הרמות בין הדגימה הנוכחית לדגימה הקודמת.
השיטה מאפשרת שימוש במספר קטן יותר של סיביות למען קבלת אותן איכויות שידור.
השיטה מקטינה במידה ניכרת את רוחב הפס.

השיטה: מציאת הפרש המתח בין הדגימה האנלוגית הנוכחית לדגימה הקדמת ושידור קוד בינארי של ההפרש.
במילים אחרות ערך הקוד המשודר מייצג את הערך האנלוגי של הפרש המתח בים דגימה לדגימה.

הסבר פעולת משדר DPCM
LPF -  מסנן מעביר תדרים נמוכים , תפקידו למנוע מעבר הפרעות רעשים ותדרים גבוהים כדי לא לשבש את תהליך האפנון.
מגבר הפרש - מבצע חיסור בין האות האנלוגי בכניסה לבין האות במוצא הסוכם. התוצאה המתקבלת: DPCM אנלוגי.
ADC - ממיר אנלוגי לספרתי. הממיר מפיק אות ספרתי מהאות האנלוגי הדיפרנציאלי.
בתהלך ההמרה מתבצע כימוי (מהמילה כמות) וקידוד.
LATCH - התוצאה הספרתית נשמרת כאן לפרק זמן קצר כדי לשמש בסיס להמרה על ידי ה-DAC וחיבור מוצא האות מהממיר על ידי הסוכם.
DAC - מחזיר את האות הדיפרנציאלי לצורה האנלוגית לאחר השהיה קצרה. הסיבה: לשמש כאות כניסה לסוכם שתפקידו לשחזר את רמת האות האנלוגי.
סוכם - מבצע אינטגרציה לאותות הדיפרנציאליים ובזה בונה את האות האנלוגי המשוחזר.
אות זה משמש בסיס להשוואה בינו לבין האות אנלוגי בכניסה.
התוצאה הסופית המתקבלת היא אותות ספרתיים המייצגים רק את המתח הדיפרנציאלי.


הסבר פעולת המקלט DPCM
תהליך השחזור מורכב למעשה מהמשוב הקיים במשדר.
האות הסיפרתי (DPCM) עובר המרה לאות אנלוגי, ולאחר מכן הוא מסוכם עם האותות ההפרשיים הקודמים שעברו גם המרה וסיכום.
התהליך הזה יותר את האות האנלוגי המקורי ולאחר פעולת סינון בעזרת LPF נסלק רכיבי רעש והרמוניות בתדרים גבוהים. במוצא נותר האות האנלוגי משוחזר.







מושגים:
ברירות - היכולת לבחור את התדר הרצוי מכלל התדרים המגיעים לאנטנה.

ריגשות - זו התחנה בעלת האמפליטודה הנמוכה ביותר שיכולה להקילט במקלט והמקלט יכול לגלות אותה.
הדרגה שאחראית על הרגישות: מגבר RF, ודרגת IF).

נאמנות: כושרו של המקלט לשחזר בצורה מדוייקת את גל המידע.








תגובה 1:

  1. תודה רבה !!! האתר הזה עזר לי להתכונן ממש טוב לקראת המבחן החיצוני.
    למרות זאת, מצאתי כמה וכמה טעויות ושגיאות בתשובות שלך. אם אפשר לעבור על התשובות ולתקנן זה יהיה מצוין

    השבמחק