7/24/2019 RRCS_cap 2

1/11

1

capitolul 2SEMNALE IN TELECOMUNICAII.

2.1. Introducere

O mrime fiziccare existi evolueazn timp este un semnal(fizic).

Semnalele sunt de o mare varietate: electrice (tensiuni, cureni), electromagnetice

(intensitate cmp electric, inducie cmp magnetic), termice, mecanice, optice, biologice etc.

Semnale pot fi:

- utile, dacsunt folosite ntr-un scop oarecare, sau

-

perturbaii- orice semnal, altul dect cel util, este o perturbaie; semnalele perturbatoare

aleatorii sunt numite de obiceizgomote.

Semnalele, mrimea care le reprezint, existi variazn timp i, n funcie de modul

n care se realizeazaceasta, pot fi deterministesau aleatoare:

Dacevoluia n timp a semnalului este descriptibilprintr-o funcie de timp s(t), astfel cansuirile sale spoatfi cunoscute la orice moment, semnalul este determinist.

Dacsemnalul este astfel nct nu este posibildescrierea evoluiei sale n timp i deci

predicia caracteristicilor sale nu este posibil, semnalul este aleator (ntmpltor). Asupra

caracteristicilor semnalului aleator se pot face cel mult aprecieri probabilistice de

exemplu, se poate calcula probabilitatea ca un moment dat nivelul semnalului s se

ncadreze ntre anumite limite.

In telecomunicaii, semnalele utile, purttoare ale informaiei de transmis, sunt alea-

torii; de exemplu, semnalul vocal la ieirea unui microfon, semnalul de imagine video,

semnalul la ieirea unui scanner etc., sunt aleatoare nu se poate prezice ce se va spune, ce se

va ntmpla n cmpul filmat, ce urmeaz s se scaneze pe pagin. Pe de alt parte, se

vehiculeaz i semnale deterministe, cum sunt semnalele de test (de exemplu semnale

sinusoidale), semnale de sincronizare (n TV) etc.

Dup modul n care evolueaz n timp, semnalele utilizate n telecomunicaii,

deterministe sau aleatoare, pot fi: analogice (continue, cu nivel variabil), cuantizate,

eantionate sau eantionate i

cuantizate fig. 2.1:

Semnalele analogice au

nivele specificate, existen-

te, ntr-un numr infinit de

puncte dintr-un interval de

nivele i ntr-un numr

infinit de puncte pe axa

timpului i pot prezentadiscontinuiti;

semnalele eantionate

(cuantizate sau discretizate

n timp) au nivele specifi-

cate (existente) numai n

anumite momente care

formeazun ir discret;

ts.analogic

t

s.cuantiz

at

t

s.eantionat

a b

c d

ts.eantio

nati

cuantizat

Fig. 2.1. Semnale: analogic (a), eantionat (b) cuantizat continuu n timp

(c) i eantionat i cuantizat (d)

7/24/2019 RRCS_cap 2

2/11

2

semnale cuantizate(discretizate n nivel, cu continuitate n timp), cu nivele existente pe

ntreaga axa timpului, dar care formeazun ir de valori discrete n intervalul de nivele

limit;

semnale eantionate i cuantizate cu nivele i momentele de existen formnd iruri

discrete.

In general, semnalele eantionate i cuantizate senumescsemnale discrete.

Un semnal eantionat, cuantizat i apoi codat(fiec-

rui eantion i corespunde, dupo anumitregulsau lege

de codare, o succesiune de impulsuri) este numit semnal

digital; douexemple apar n fig. 2.2.Prin codare se nelege operaia sau ansamblul de operaii care se

aplic oricnd un semnal (sau o reprezentare abstract a unuisemnal) este transformat n alt semnal (sau ntr-o reprezentare

abstract) dupo regul, un algoritm, set de reguli care formeazun

cod; operaia inversse numete decodare. Limbajul este o exprimare codat, criptarea este o codare etc.Rezultatul codrii poate fi un semnal fizic sau o reprezentare (mrime) abstract. Astfel, reprezentarea

valorilor eantionate i cuantizate ale unei tensiuni (mrime fizic) sub form de numere (mrime

abstract) este o codare; evident, nu este posibil codarea unui semnal analogic (ar trebui numere cuinfinit de multe cifre, infinit de apropiate n timp). In funcie de baza de numeraie, codul numeric poate

fi: binar (0, 1), zecimal (0, 1, ..., 9), hexazecimal (0, 1, ..., 9, A, B, ..., F) etc. La rndul lor, numerele pot fireprezentate deci codate, sub form de semnale fizice care evolueaz n timp; evident acestea sunt

semnale eantionate i cuantizate dar i codate sunt semnale digitale.

Din multe motive, codul numeric cel mai utilizat n telecomunicaii este cel binar, utilizabil n numeroasevariante (binar natural, n complement la 2, Gray, detector - corector de erori n multe variante etc.).

Frecvent, semnalul fizic rezultat n urma codrii se numetesemnal n banda de baz

iar codul utilizat este numit cod de linie.

Din alt punct de vedere, semnalele utilizate n telecomunicaii pot fi simple sau

modulate:

Semnalele simple (nemodulate) sunt oscilaii periodice, sinusoidale sau impulsuri de

diferite forme, care nu vehiculeazinformaii utile (semnale aleatoare tip vocal, video saude date).

Semnalele modulatesunt cele formate dintr-o oscilaie purttoarecu unul sau mai muli

parametri modificai de ctre un semnal modulator. Oscilaia purttoare este determinist

iar semnalul modulator poate fi determinist sau aleator.

2.2. Semnale utile n telecomunicaii2.2.1. Introducere

In telecomunicaii sunt vehiculate o varietate de semnale unele utile (cu informaii,

pentru teste, comenzi, sincronizri etc.), altele inutile perturbaii.La modul cel mai general, semnalele utile sunt:

purttoare de informaii, de tip aleator, dintre care principalele sunt: semnalele audio

(vocal i muzic), semnalele TV i semnalele de date;

semnale de test i de control, de tip determinist, de o mare varietate, cum sunt: tonuri cu

frecvene fixe sau combinaii, semnale de sincronizare de diverse tipuri etc.

Structura unui sistem de telecomunicaii determincaracteristicile semnalelor vehicu-

late, utile i perturbaii.

V1

V0

V1

V0

V2

0 T timp

0 T timp

Fig. 2.2. Semnale digitale codate

cu 2 i cu 3 nivele

7/24/2019 RRCS_cap 2

3/11

3

Studiul comportrii sistemelor se face cu aparatul matematic disponibil. Analiza siste-

melor folosind reprezentrile semnalelor n domeniul timp este dificil, adesea imposibil, cu

excepia cazurilor foarte simple, deoarece:

-

semnalele (cel puin cele utile i zgomotul) sunt aleatoare i nu pot fi descrise n timp;

-

analiza n timp se face cu ecuaii difereniale, greu de manipulat, de rezolvat, adesea fr

soluie general.Ca urmare, se folosesc alte reprezentri ale semnalelor, dintre care cea mai folosit

este n domeniul frecven, destul de simpli mai ales intuitiv.

Semnalele reale sunt limitate n timp, avnd spectrul extins la infinit. Nici un sistem

real nu poate vehicula semnale ntr-o bandde frecveninfinitfrsle modifice n nici un

fel. Un sistem capabil sasigure semnalul de ieire asemenea cu cel de intrare, adic:

)()( txKtx ie , (K = constant, real) (2.1)

se numete nedistorsionanti nu poate fi realizat.

Aceasta nseamn cnici un semnal recepionat nu este asemenea cu cel de intrare,

adiceste distorsionat. Problema este ct de mare este distorsiunea introdusde sistem.

In domeniul frecven, lipsa distorsiunilor nseamncsemnalul de ieire din sistem

are acelai spectru (raportat la o constant) ca i cel de intrare. Orice diferen ntre spectrensemncexistdistorsiuni.

Observaiile de mai sus duc la urmtoarele concluzii:

- un sistem nedistorsionant nu se poate realiza;

- distorsiunile trebuie sfie destul de mici pentru ca informaia spoatfi recuperat;

-

este necesarcunoaterea spectrului semnalului de intrare (util) i determinarea spectrului

necesar pentru ca la recepie mesajul sfie inteligibil (la calitatea impus);

- cunoscnd caracteristicile semnalului util la intrare i a celui necesar la ieire, se poate

proiecta i realiza sistemul de comunicaii astfel nct sasigure transmiterea spectrului

cu distorsiuni acceptabile.

In sistemele de telecomunicaii se vehiculeazo varietate de semnale utile, dintre care

cele mai frecvente sunt: semnalul audio (de audiofrecven, AF), semnalul video (de televi-ziune, TV) i semnalele de date (digitale), foarte diverse (acestea sunt materializri ale cuvin-

telor binare codate n variate moduri). Semnalele deterministe vehiculate se ncadreaz de

regul, ca formn timp sau spectru n una dintre categoriile enumerate mai sus.

2.2.2. Semnalul audio

Semnalele cu spectrul n intervalul 10-20Hz ... 20-25kHz sunt considerate semnale de

audiofrecven(audio, AF), deoarece sunt percepute de urechea umancnd sunt sub form

de variaii ale presiunii aerului.

Semnalul audio poate fi: vocalsau muzical.

Semnalul vocal (vorbire) are spectrul extins de la 20-40 Hz la 8 10 kHz (compo-

nentele din afara acestui interval transportsub 10-3

din puterea total).

Folosind eantioane de vorbire fraze tip, s-a calculat spectrul folosind FFT; s-au

obinut curbe ale densitii spectrale de putere ca n fig. 2.3. S-a constatat ccea mai mare

parte din energie este concentratntr-un interval mic de frecvene, njurul a 300 2000Hz.

Pe de altparte, timbrul care face identificabilvorbirea, este determinat de componentele

cu frecvenceva mai mare, pnpe la 3 4 kHz. Ca urmare, se consideracceptabilbanda

7/24/2019 RRCS_cap 2

4/11

4

240-300 ... 2700-3400 Hz. Dei componentele sub circa 300Hz au destul de multputere, s-a

constatat experimental cnu contribuie esenial la inteligibilitatea vorbirii.

Semnalul (provenit din

vorbire) cu spectrul limitat la

banda 240-300 ... 2700-3400Hz

se numete uzual semnal telefo-nic(deoarece sub aceastform

este vehiculat n telefonie).

Semnalul muzical are

spectrul extins de la sub 20-

40Hz la peste 20kHz. S-a

constatat c fidelitatea audiiei

este satisfctoare dacse trans-

mite numai banda 50-100 ...

8000-10000Hz; un asemnea

semnal (provenit din vorbire sau muzic) este numit adesea semnal radiofonic.

Nota 1. Sunetul este o variaie a presiunii aeruluip. Puterea unui sunet este proporionalcu ptratulpresiunii sonore Psunet= const.p

2i se numete intensitate sonorIs, (n W, mW, ...). Este foarte dificil

msurarea constantei i de aceea se preferreprezentrile relative.

Senzaia produs de un sunet se numete trie sau intensitate auditiv i depinde de frecven: la

aceeai intensitate (presiune sonor), tria audiiei (senzaia) este mai mare la frecvene medii (aproximativ

1000 Hz) dect la cele mai joase sau mai nalte. Altfel spus, aceeai trie (senzaie) se obine pentruintensiti sonore mai mari la frecvene joase i nalte dect la frecvene medii.

Cea mai micintensitate sonorla care se percepe o senzaie auditivse numeteprag de audibilitate,

dependent de persoan, condiii de msuri frecven.In practic, se considerca intensitate sonor(pute-

re) de referinIs0aceea corespunztoare pragului auditiv

la frecvena de 1000 Hz; (n medie, aceasta corespunde

unei presiuni auditive p0 = 210-4 bar). Ca urmare,

exprimarea relativ(n dB) a intensitii sonore este:

00)( log20log10 ppIII ssdBs .

Tria auditiv (T) se exprim relativ, ca referinfiind consideratsenzaia la pragul de audibilitate:

Aceasta se exprimn dBdeoarece senzaia auditivvari-

azaproximativ logaritmic cu intensitatea sonor(la cre-

terea de 10 ori a Is, senzaia este de dublare a triei.

Is(dB)i T(dB)au valoarea zero la pragul auditiv la 1000Hz.

Experimental s-au trasat curbe ale sensibilitii

urechii umane (fig. N1-1): pe vertical este indicat

intensitatea sonorcare asiguraceeai trie (senzaie) la

diferite frecvene.

Variaia triei auditive cu frecvena are implicaiiimportante, n primul rnd asupra efectelor zgomotului,

inerent n orice sistem de comunicaii. Din curbele altu-rate rezultcsunetele, deci i zgomotele sonore de joas

i nalt frecven sunt mai puin suprtoare (se aud

mai slab) dect cele cu frecvene medii.

In sisteme apar zgomote perturbaii aleatoare cu

spectru larg, practic constant n banda AF. Raportulsemnal-zgomot este o caracteristicimportanta oricrui

sistem de comunicaii: cu ct acest raport este mai mic,

0

-20

-40

-60

Banda util: 300 3000 Hz

10 102 103 104

Fig. 2.3. Densitatea spectralde putere a semnalului vocal

S/Smax(dB)

(Hz

senzaia la intensitatea sonor( s) aplicat

senzaia la pragul auditiv ( s0)T(dB)=

Fig. N1-2. Caracteristica de frecvena filtrului

psofometric i montarea pentru msur

]

Filtru

psofometriclinia W

0

-20

-40

-60

50 102 500 103 5000

Hz

dB

50 102 500 103 5000 104

120

100

80

60

40

20

0

Intensitatea sonor(dB)

Tria audiiei = 100 dB

60 dB

30 dB

0 dB

Fig. N1-1. Sensibilitatea urechii umane

Hz

7/24/2019 RRCS_cap 2

5/11

5

cu att mai dificileste extragerea semnalului util; sub anumite rapoarte comunicaia devine imposibil.In aprecierea efectelor zgomotului asupra audiiei trebuie s se in seama de caracterisitica de

frecvena sensibilitii urechii umane. Pentru aceasta, cnd se fac msurtori de zgomot n canale telefoni-ce, se introduce un filtrupsofometric cu caracteristica de frecven ca n fig. N1-2, aproximativ invers

caracteristicii auzului; acest filtru se instaleazntre canalul msurat i watmetru.Nivelul zgomotului msurat psofometric se exprimde obicei n dBmp(De-Be-Me-Pe)

Puterea zgomotului msuratla ieirea filtrului psofometric este mai micdect puterea zgomotului naceeai bandde frecvene de la intrare. Experimental se constato reducere cu 2,5 dB (0,562) n banda300 3400 Hz (3100 Hz lrgime de band). Aceast reducere a zgomotului poate fi interpretat ca o

ngustare a benzii n care se msoarzgomotul; este ca i cum s-ar msura puterea zgomotului (frfiltru

psofometric) ntr-o band31000,562 = 1750 Hz.

Normele indicputerile admisibile ale zgomotelor din canalul telefonic. De obicei, acestea sunt daten punctul de referin(cu nivel 0dBm) pentru un circuit fictiv cu lungimea de 2500km. Nivelele de zgomot

admise n punctul de referinsunt de ordinul a 10000pWp(pW msurai psofometric), adic50dBmop.

Pentru alte canale (radiorelee, traiecte spaiale, ...), se recomandalte nivele, de acelai ordin de mrime.Cunoscnd variaia puterii pe canal, se pot calcula nivelele de zgomot n orice punct al canalului.

Nivelul zgomotelor variazn timp, deci i efectele asupra audiiei. Practic, peste nivelul mediat pe o

perioadndelulgat(ore ... luni), se suprapun zgomote cu nivele mai mari, tot mediate dar pe durate scurte

(5ms ... 1 minut). De aceea, specificaiile din norme prevd pe lng nivelul mediu limit (10000pWp

indicat mai sus) i nivele limitmediate pe durate scurte, care sunt admise saparntr-o fraciune dintr-o

perioadde timp indicat(de exemplu, se admite zgomot de 47500 pWp mediat ntr-un minut n cel mult0,1% dintr-o luncu zgomote intense).

In orice canal atenuarea componentelor spectrale ale

semnalelor variazcu frecvena. Ca urmare, normele prevd

limite ntre care trebuie s se ncadreze caracteristicile defrecvenale canalelor, n funcie de tip. De exemplu, pentru

canale telefonice, normele CCITT impun limitele admisibile

ale atenurii care trebuie sse ncadreze n regiunea umbrit

a caracteristicii din fig. N1-3.

Intr-un canal de comunicaii analogice puterea (nivelul)

semnalului util variaz n limite destul de largi, raportul

acestor limite reprezentndgama dinamica semnalului:

Dinamica (dB)= 10log(Nivel maxim /Nivel minim)In literatur, nivelul relativ al semnalului vocal (exprimat

logaritmic) mai este numit i nivel dinamic sau volum.

Din punctul de vedere al circuitelor, gama dinamic asemnalelor nu poate fi orict de mare: limita inferioareste

determinatde posibilitatea separrii de zgomote iar limita

superioarde posibilitile de prelucrare electronica semnalelor (saturaie, distorsiuni). Gama dinamica

vorbirii este de ordinul a 80dB iar n cazul muzicii ajunge la 120dB. Este greu s se prelucreze, frdistorsiuni majore, semnale cu nivel variabil ntre asemenea limite largi. (In literatur, nivelul relativ al

semnalului vocal exprimat logaritmic, mai este numit i nivel dinamic sau volum.)

2.2.3. Semnalul TV

Semnalul electrice purttor de informaii asupra caracteristicilor culorilor (strlucire,

nuan, saturaie) este unsemnal de videofrecven, rezultat din transformarea optoelectronic

a imaginilor cu ajutorul camerei de luat vederi. Semnalul complex TV, pe lngsemnalul de

videofrecven conine i semnalele de stingere, de sincronizare linii i cadre i salve de

impulsuri (burst) pentru sincronizarea purttoarei de culoare.

In prezent, o camer de luat vederi conine trei tuburi videocaptoare. Imaginea este

descompusn trei fascicule corespunztoare celor trei culori fundamentale: rou (Red), verde

(Green) i albastru (Blue). Din acestea se obin trei semnale (R, GiB) corespunztoare celor

trei culori, fiecare coninnd informaii asupra strlucirii i nuanei culorilor captate.

300

400

600

800

2400

3000

3400

1

0,5

0,25

0

-0,25

Fig. N1-3. Limitele admisibile ale caracte-

risticii de frecvena canalului telefonic

Np

Hz

7/24/2019 RRCS_cap 2

6/11

6

Prin sumarea ponderat a celor trei semnale i aplicarea unei corecii gamma, se

obinesemnalul de luminan(luminozitate) Y = kRR + kGG +kBBcare nu conine informaii

de culoare, fiind identic cu cel obinut cu o cameralb negru. Cu acest semnal, dupinserarea

impulsurilor de sincronizare, se moduleazn amplitudine purttoarea de RF. Semnalul video

ocup o band de frecvene pn la peste 7MHz, dar acceptnd o degradare a reproducerii

detaliilor fine i de la marginea ecranului, banda se limiteazla circa 5MHz.

Semnalul de crominan(culoare), conine numai informaia de culoare, frinforma-

ii de luminozitate i se obine din semnaleleR, G,Bi Y. Mai nti se efectueazdiferenele

R Y, G YiB Y. Dispunnd de semnalul Yi dousemnale diferen(R YiB Y), al

treilea (G Y) se obine n receptorul TV. Semnalul de crominanconine cele dousemnale

diferende culoare (R YiB Y). Deoarece sensibilitatea ochiului la detalii colorate fine

este redus, spectrul semnalelor diferende culoare poate fi sensibil redus

Modalitatea de transmisie a semnalului de crominan difer, n funcie de sistem

(NTSC, PAL sau SECAM).

In sistemul PAL (asemntor cu NTSC), semnalul de crominan se obine prin

modularea n cuadratura unei subpurttoare de crominancu frecvenafsccu semnalele (U

i V) diferende culoare ponderate )( YBkU u

, )( YRkV v

dup schema bloc dinfig. 2.4. Dupmodularea n amplitudine cu purttoare suprimata purttoarelor defazate cu

90 (cosscti sinsct) semnalele se sumeazdiferit de la o linie (n) la urmtoarea (n+ 1):

tVtUC scsc sincos - linii de rang n; tVtUC scsc sincos - linii de rang n+ 1

Astfel, faza semnalului de crominan(C) alterneazde la o linie la urmtoarea, realizndu-se

compensarea erorilor de fazla recepie principala deficiena sistemului NTSC.

Semnalul de crominan este de band larg, dar ochiul este puin sensibil la detalii

colorate fine corespunztoare componentelor cu frecvenmare acestea se transmit n alb

negru. Ca urmare, banda semnalului de crominanse poate reduce la circa 500kHz i acest

semnal se poate insera n partea superioala benzii semnalului video, mai puin ocupat, care

cuprinde detaliile fine ale imaginii i pentru care se accepto reproducere mai puin fidel.Pentru ca semnalul de crominansnu afecteze reproducerea imaginilor n alb negru,

frecvena subpurttoarei de crominan(fsc) se alege srespecte anumite relaii fade frec-

vena de baleiaj pe orizontalfHi pe verticalfV. In sistemul PAL norma B,fH= 15625Hz,

fV= 50Hz, pentru care se obinefsc= 4,43361875MHz.

La recepie, pentru demodulare, este necesarrefacerea purttoarei de cromina, ceea

ce se realizeazcu un oscilator inclus ntr-o buclcu calare de faz. Pentru sincronizare, se

transmite semnalul de purttoare de crominansub forma unei salve (burst) de 101 oscilaii

complete inseratpe flacul posterior al fiecrui impuls de stingere linii fig. 2.5.

Generator

subpurt.

Mod.

echilibrat

Defazor

90

Mod.

echilibrat

Mixer

aditiv

Fig. 2.4. Circuit de modulare a subpurttoarei de crominan(sistem PAL): schema bloc i diagrama

semnalelor

cossct

sinsct

U

V

U(t)cossct

V(t)sinsct

C

V(n

V(n+1)

U(n)

U(n+1

C(n)

C(n+1)

n numr linie de

explorare

7/24/2019 RRCS_cap 2

7/11

7

Semnalul video complex (fr semnalul de crominan) are aspectul din fig. 2.5, cu

nivele ntre limite bine precizate pentru a fi posibilsepararea impulsurilor de semnalul video.

Dup fiecare curs activ a spotului pe ecran (linie), un impuls de stingere asigur

extincia spotului pe durata cursei inverse. Pe impulsul de stingere se suprapune impulsul de

sincronizare linii. Explorarea i redarea imaginilor se face ntreesut, deci o imagine (cadru,

frame) este format din dou cmpuri; primul cmp (field) dintr-un cadru cuprinde liniileimpare iar urmtorul pe cele pare. Dupfiecare cmp se transmite cte un impuls de sincroni-

zare cadre, suprapus pe impulsul de stingere. Separarea impulsurilor de sincronizare se face

pe baza duratei lor, mult diferite. In norma B, frecvena cadrelor este 25Hz iar a cmpurilor (i

a impulsurilor de sincronizare cadre) este 50Hz.

Semnalul TV este ntotdeauna pozitiv (fig. 2.5), cu

o valoare medie (componenta continu) dependent de

luminozitatea medie a imaginii, lent variabil n timp. Ca

urmare, n spectrul semnalului video existcomponente cu

frecvene 0 ... 2 5Hz.

Frecvena maxim din spectru este determinat de

semnalul de luminan, practic identic n televiziunea alb-negru i color i este de peste 7MHz. Acceptnd oarecare

degradare a reproducerii, se poate limita banda la 5MHz

(norma B).

Astfel, spectrul semnalului TV complex n banda de

bazocupbanda 0 5MHz (norma CCIR PAL-B), ca n fig. 2.6.Frecvena maximdin spectru se poate calcula astfel.

In cazul cel mai favorabil, al unei imagini sub forma unui dreptunghi alb sau negru, semnalul este o suc-

cesiune de impulsuri dreptunghiulare cu durata unei linii Tl. In cazul cel mai defavorabil, al unei imagini

sub forma unei table de ah (alb/negru), cu ptratele de dimensiunea unui element de explorare (laturaegalcu nlimea unei linii); semnalul este o succesiune de impulsuri aproximativ dreptunghiulare, cte

un impuls la 2 elemente. Perioada unui impuls este linieeslli NTT /2 . Numrul de elemente pe

linie (liniee

N/

) depinde de numrul de linii (linii

N ) i de raportul dimensiunilor pe orizontali vertical

(obinuit 34VH ): VHNN liniiliniee / .In norma CCIR PAL-B (Gerber):Nlinii= 625, Tl= 64s,

durata impulsilui sincro linii i tergere sl= 11,5s,H/V= 4/3i rezult 43625)5,1164(2 iT

126,0iT s, creia i corespunde frecvenafi=fvideomax= 7,936MHz. O reproducere suficient de bun

se obine acceptnd unele distorsiuni la periferia ecranului, o reproducere mai puin fidela detaliilor fine

ale imaginii i ca urmare banda semnalului video poate fi reduspnla MHz5maxvideof

In principiu, n transmisiile TV de radiodifuziune terestr, sunetul poate fi transmis pe

orice frecvenpurttoare. Pentru a se utiliza aceleai antene la emisie i la recepie i acelai

bloc de RF la recepie, sunetul se transmite pe o subpurttoare de RF apropiatde purttoarea

nivel de

sincronizare 100%

nivel de negru 75%

nivel de alb min. 10%

0

0,6 5,7 5,2 (s)

52,5s

impuls sincro linii

64s

impuls de stingere salvsincronizare sub-

purttoare de culoare

160s

impuls sincro cadre

Fig. 2.5. Semnalul video complex (PAL, norma B)

0 1 2 3 4 5 6 MHz

subpurttoare crominan subpurttoare

4,43361875MHz audio 5,5MHz

semnal de semnal de semnal

luminan crominan audio

Fig. 2.6. Spectrul semnalului TV

compozit (video complex i audio),

norma CCIR PAL-B

7/24/2019 RRCS_cap 2

8/11

8

de RF. In norma B, subpurttoarea de sunet este la 5,5MHz distande purttoarea de imagine

fig. 2.5. Sunetul se transmite cu modulaie de frecven, cu indice de modulaie () maxim

destul de mare (5 ... 10), deci semnalul de sunet ocupo bandde 150 ... 250kHz n jurul

purttoarei de RF.

In concluzie, semnalul TV compozit imagine i sunet ocupbanda 0 ... circa 6MHz

n norma CCIR PAL-B; n alte norme banda ajunge la circa 7MHz.

In transmisiile TV de radiodifuziune terestrse folosete o purttoare RF cu frecvena

(fpi) din FIF sau UIF care se moduleazn amplitudine cu semnalul TV complex (luminani

impulsuri sincro i stergere). Se folosete modulaia negativ cu nivelul de alb la minim de

modulaie i nivelul de negru la maxim de modulaie fig. 2.6.a; aceasta asiguro mai mare

imunitate la zgomote, o mai redus influena neliniaritilor caracteristicilor dispozitivelor

asupra semnalului video, o mai bunutilizare a dispozitivelor din ARF de putere.

Pentru reducerea benzii ocupate, prin filtrare se elimin o mare parte din banda

lateralinferioara fig. 2.6.b; semnalul transmis este de tip MA cu rest de bandlateral

MA-RBL (AM-VSB AM Vestigial Side Band).

Semnalul de sunet transmis cu MF pe o subpurttoare cu frecvenafpseste introdus de

regul, n anten, unde se sumeazcu semnalul video.

Aadar, semnalul transmis este foarte complex, o combinaie de MA-RBL (luminan-

a), cu MA n cuadratur(crominana) i cu MF (sunet), pentru care se aloco band(canal)

de 7 ... 8MHz, n funcie de norm(7MHz n PAL-B, 8MHz n SECAM, 6MHz n NTSC-M).

In cazultransmisiilor prin radiorelee i satelii, semnalele video complex i sunet se

transmit pe canale separate, cu largimi de banddiferite; n cazul transmisiilor audio stereofo-

nice se folosesc dou canale de sunet. Semnalele video i de sunet moduleaz n frecven

cte o purttoare de RF din domeniul UIF partea de sus sau SIF. In cazul semnalului video,

deviaia maximde frecven(fp) este de ordinul a 10MHz; frecvena maxima semnalului

fiind 5MHz, rezultun indice de modulaie maxim max 2deci este necesar o band de

circa 30MHz. In echipamentul de recepie a emisiunilor TV de la satelii, se obin semnalele

video i sunet n benzile de baz; cu aceste semnale se moduleazpurttoarele de RF ca i ncazul emitoarelor TV de radiodifuziune terestre.

100%

nivel negru 75%

nivel alb 10-15%0timp

semnal RF anvelopa

0,75 0,5 5,5 (MHz)

f

rest bandlateral bandlateralcomplet

(inferioar) (superioar)

pi ps

lrgime canal TV radiodifuziune: 7MHz

a bFig. 2.6. Aspectul semnalului RF modulat n amplitudine cu semnal video complex (a) i

ocuparea unui canal TV de radiodifuziune terestr(CCIR PAL-B)

7/24/2019 RRCS_cap 2

9/11

9

2.2.4. Semnale de date

Semnalele digitale care poartinformaie util, se mai numesc isemnalede date.

In telecomunicaii, semnalele digitale moduleazsemnale purttoare de RF, care pot

fi: sinusoidale sau impulsuri dreptunghiulare periodice. Inainte de a modula purttoarea de

RF, adesea semnalul de date este sub o formnumitn banda de baz. (De fapt orice semnal,analogic sau digital nainte de modularea purttoarei, este numit semnal n banda de baz.)

Termenul bandde bazeste util i folosit mai ales n sistemele cu multiplexare, cnd semna-

lele originale, analogice i/sau digitale sunt multiplexate obinnd un semnal complex sem-

nalul n banda de baz, cu care se moduleazpurttoarea. Caracteristic, semnalele n banda de

bazau spectrul n apropierea originii (n jurul a 0Hz, cu sau frcomponentcontinu).

Semnalul digital n banda de bazse obine prin codarea reprezentrii numerice, care

este deja n cod, de regulbinar. Existo mare diversitate a reprezentrii fizice a semnalelor

digitale, adica codurilor n banda de bazpentru semnale digitale:

coduri binare, cu 2 nivele semnificative, precum: RZ (Return to Zero), NRZ (Non Return

to Zero) cu variante, Split Phase cu variante (Manchester, S, M), RB (Return to Bias) etc.

coduri multinivel, cu 3 sau mai multe nivele semnificative;

reprezentri (coduri) analogice, de exemplu cu funcii (sinx)/xcosinusoide ridicate etc.

In radiocomunicaii, din motive de reducere a spectrului ocupat de semnal, cu foarte

rare excepii, purttoarea (semnalul care urmeaz a fi modulat) este sinusoidal. Uzual,

termenul de purttoarese refer la semnalul emis, care dupmodulare pleac din anten.

Rareori acest semnal este cel direct modulat. De regul, modularea se face la o frecvenmai

joas(de exemplu un semnal cu frecvenintermediarcare este de fapt tot o purttoare dar

de obicei este numitsubpurttoare); semnalul modulat este apoi translat sau i se multiplic

frecvena la valoarea de emisie. Mai mult, o purttoare poate fi modulat analogic de mai

multesubpurttoare, fiecare modulatdigital sau analogic.

Existnumeroase tehnici de modulaie digitala purttoarei: Amplitude Shift Keying

(ASK), Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK), Biphase Shift Keying(BPSK), Quadriphase Shift Keying (QPSK), Minimum Shift Keying (MSK), Quadrature

Amplitude Modulation (QAM) i altele.

Spectrul, banda ocupatn RF, depinde de: viteza de transmisie i tipul modulaiei.

Viteza de transmisie se poate referi la numrul de bii sau la numrul de simboluri

(care reprezint unul sau mai muli bii) transmise n 1s. Confuzia se poate elimina prin

folosirea termenilor vitezde bit (bit rate) n bit/si vitezde simbol (symbol rate) n baud.

De exemplu, ntr-un cod de linie binar, fiecare bit este reprezentat printr-un simbol deci viteza

de bit (bit/s)= viteza de simbol(simbol/s); ntr-un cod de linie cu 4 nivele n care un nivel

(simbol) reprezint2 bii: viteza de bit (bit/s)= 2viteza de simbol(simbol/s).

Ca regulgeneral, cu ct viteza de transmisie este mai mare, cu att banda ocupat

este mai mare.

Transmisia datelor are avantaje, multe i eseniale, fade transmisiile analogice i n

prezent se depun eforturi continue pentru implementarea acestor tehnici n toate sistemele de

comunicaie.Un caz particular de transmisie de date l constituie sistemul de transmisie telegrafic(telex). De fapt,

telegraful a fost primul sistem electric de telecomunicaii; iniial se folosea alfabetul Morse, acum se folo-sete codul Baudot care codificalfabetul i cifrele cu un cod de 5 impulsuri/caracter. Semnalul telegrafic

constdin impulsuri dreptunghiulare (de curent) unipolare (+/0) sau bipolare (+/-), cu frecven a 50Hz.

Banda ocupatde semnalul telegrafic este foarte mic:B= 1,6v; pentru v= 50Hz, rezultB= 80Hz.

7/24/2019 RRCS_cap 2

10/11

10

2.2.5. Nivele relative (dB, Np) i absolute (dBW, dBm, dBu).

Puterea, tensiunea, intensitatea unui curent electric, mrimi caracteristice ale unui

semnal electric, pot fi exprimate n uniti absolute W (mW, W), V (mV, V), A (mA,

A), cifrele urmate de unitatea mrimii respective reprezentnd valoarea absoluta puterii,

tensiunii sau curentului.Adesea este util reprezentarea relativ a valorii uneia dintre mrimile P, U, I, prin

raportarea valorii absolute (P, U,I) dintr-un punct al circuitului sau n anumite condiii, fa

de o valoare de referin, din alt punct sau din anumite condiii de referin (P0, U0, I0) sub

forma:

NP= P/P0, NU= U/U0, NI= I/I0 (fraciuni, %, ppm) (2.2)

In cazul reprezentrii relative a puterilor se folosete frecvent o exprimare n uniti

logaritmice: decibel(dB) sau neper(Np), numitfrecvent nivelsau nivel relativsub formele:

(Np)ln2

1(dB)log10

0

Np

0

dBP

PN

P

PN (1 dB = 0,115 Np; 1Np = 8,686 dB) (2.3)

In dBsau Npse pot exprima i nivelerelative (rapoarte) de tensiunesau cureni, sub

formele:

0(Np)0(Np)

0(dB)0(dB)

ln,ln

log20,log20

IINUUN

IINUUN

IU

IU

(2.4)

Expresiile (2.4) provin din observaia c, dacputerile P i P0 se disippe rezistene egale

0RR , i U, Uef0,Ief, iIef0fiind valori eficace ale tensiuni i curentului, atunci:

00000

2

0

2

0

(dB) log20log20log10log10

RRef

ef

RRef

ef

ef

ef

PI

I

U

U

RU

RU

P

PN

00 000

2

0

2

0

(Np) lnlogln

2

1ln

2

1

RRef

ef

RRef

ef

ef

ef

P

I

I

U

U

RU

RU

P

PN

Subliniem c egalitatea nivelelor relative ale puterii cu ale tensiunii i curentului

existnumai dacsarcinileRiR0(pe care se disipputerile)sunt egale.

Exprimarea relativa nivelelor de tensiune i curent se poate face i dacrezistenele

RiR0nu sunt egale, dar n acest caz egalitile din (2.4) nu exist. In adevr, dac 0RR ,

rezult:

000

2

0

2

0

(dB)

000

2

0

2

0

(dB)

log10log20log10log10

log10log20log10log10

R

R

I

I

RI

RI

P

PN

R

R

U

U

RU

RU

P

PN

ef

ef

ef

ef

P

ef

ef

ef

ef

P

(2.5)

0

(dB)

0

(dB)(dB) log10log10R

RN

R

RNN IUP (2.6)

Observaie. In relaiile de mai sus s-au considerat valorile eficace ale tensiunilor i curenilor,

relaiile fiind astfel valabile indiferent de semnal. Relaiile pot fi aplicate i pentru amplitudini

numai dacaceste asunt proporionale cu valorile eficace (semnale periodice).

Dac se cunosc nivelele relative, valorile absolute pot fi determinate dac se cunosc

valorile de referin(P0, Uef0,Ief0) i eventual, sarcinile (R,R0).

7/24/2019 RRCS_cap 2

11/11

11

Exprimarea relativ a nivelelor este util i cnd mrimile (P, U, I) sunt cele de la

ieirea i intrarea circuitelor, n care caz nivelele relative au semnificaia de amplificare,

ctigsau atenuare, referinfiind mrimea de intrare; de exemplu:

INLIINLUINLP IIAUUAPPA log20,log20,log10 (dB)(dB)(dB) (2.7)

Deoarece de regulsarcinile de intrare i ieire difer, n aceste cazuri amplificrile n

tensiune i curent nu sunt egale cu amplificarea n putere; ntre AP(dB) iAU(dB)iAI(dB)existrelaiile (2.6).

In unele cazuri puterea de referin(P0) este stabilitconvenional sau prin standarde

i n acest caz nivelul exprimat logaritmic devine nivel absolut, iar din denumirea unitii

rezult valoarea referinei. Puterea de referin (P0) este stabilit la una din valorile: 1W,1mW, 1W. Cu aceste referine, nivelele relative se exprimn uniti logaritmice specifice:dBW, dBm, dBusau dB(se citesc decibellwatt, decibellmiliwatt, decibellmicrowatt):

)(dBW1log10

(dBm)mW1log10

)(dBW1log10

)(dB

(dBm)

)(dB

uPP

PP

WPP

u

W

(2.8)

De exemplu: 0dBW 1W, 0dBm 1mW, 0dBu 1W etc.

In discuii n care apar att nivele absolute n dBm, dBuct i nivele relative n dB,

pentru a le deosebi mai clar, se folosete uneori notaia dBrpentru nivelele relative.

Reprezentrile logaritmice au trei avantaje: 1) nlocuiesc operaiile de nmulire i de

mprire cu operaii de adunare i scdere (de exemplu n cazul unui lande amplificatoare),

2) permit exprimarea unor numere foarte mari cu numere mici, 3) permit reprezentri grafice

mai sugestive, adesea nlocuind curbe cu segmente de linii drepte (diagramele Bode sunt un

exemplu).