spectrul radio

Laboratorul 3

SPECTRUL DE RADIOFRECVENTA AL TRANSMISIILOR LOCALE DE RADIO

Cuprins

1. Consideratii teoretice 1.1 Descriere generala 1.2 Metodologia privind efectuarea msurrilor n spectrul de

radiofrecven emis de staiile de radiodifuziune cu acoperire local

2. Desfasurarea lucrarii 2.1 Determinari asupra spectrului de radiofrecventa al emitatoarelor

de radio cu acoperire locala

Obiective

Parcurgerea teoretica si practica a acestei unitati de invatare urmareste: Aprofundarea cunostintelor referitoare la spectrul de

radiofreceventa al transmisiilor de radiodifuziune. Cunoasterea si utilizarea unor tipuri de specifice de

aparate de masura si a unor semnale de radiofreceventa din spectrul de radiofrecventa.

Efectuarea unor determinari de amplitudine si de frecventa in spectrul de RF al emitatoarelor radio din aria de acoperire locala.

Timpul mediu de pregatire

Timpul mediu pentru studiul problemelor teoretice si pentru intocmirea referatului

este de 2 ore

1. Consideratii teoretice

1.1 Descriere general

Serviciul de radiodifuziune, n sensul precizrilor ETSI (European

Telecommunication Standards Institute) cu privire la definirea termenului broadcasting service, reprezint serviciul de radiocomunicaii n care transmisiile sunt destinate pentru recepia de ctre publicul obinuit. Sunt incluse n transmisiile de radiodifuziune transmisia radio (sunet) i transmisia de televiziune (sunet i imagine).


Page 2

Transmisiile de radiodifuziune se fac potrivit unor norme i standarde internaionale. Norma reprezint o colecie de prescripii metodologice i tehnice care definesc att sistemele de radiodifuziune ct i corelaia dintre emisia i recepia unui program. n Europa cele mai rspndite norme sunt normele CCIR, ETSI si ITU specifice pentru radio si pentru televiziune. Standardul caracterizeaz in special sistemele de televiziune prin intermediul unei game largi de parametri tehnici specifici emisiei i recepiei de informaii de natur audio si/sau video.

Transmisia de radiodifuziune prin siteme radio se face n cadrul unor game de frecven bine delimitate pentru unde lungi UL , unde medii UM, unde scurte US i pentru unde ultrascurte UUS, acestea din urm avnd dou subgame: Low 68 87 MHz i High 87,5 108 MHz.

n prezent, transmisiile de radio analogice cu modulaie n frecven MF se desfoar preponderent n a doua subgam, iar pentru transmisiile radio terestre digitale DAB (Digital Audio Broadcasting) sunt destinate benzile: Banda III (174 MHz 230 MHz) i banda L (1.452 MHz 1.492 MHz).

Postul radio este format din banda de frecven ocupat de purttoarea de semnal modulat n frecven.

Nivelul cmpului de radiofrecven este exprimat n dBV/m (pentru intensitate) sau n dBmW (pentru putere), folosind deseori notaiile dBV respectiv dBm.

n practica msurrii nivelului de cmp electromagnetic de radiofrecven se utilizeaz ca unitate de msur dBV/m cnd este desemnat intensitatea cmpului sau dBmW cnd este desemnat puterea cmpului, folosind deseori notaiile dBV respectiv dBm, frecvent folosite n practic i acceptate n cuprinsul reglementrilor internaionale n domeniu. Exprimarea puterii n dBmW se refer la dB relativ la puterea de 1 mW, potrivit relaiei de definire:

[ ] [ ]mWmWPdBmWP

1log10 10=

(1.2)

Nivelul semnalului la intrarea radioreceptoarelor este exprimat fie ca putere de semnal, Pi[mW], situaie n care nu intereseaz impedana de intrarea a radioreceptorului Ri[], sau ca tensiune Ui (n valoare efectiv) caz n care se are n vedere mrimea impedanei de intrare (care poate fi de 50 , 75 sau 300 ). Relaia de legtur i de calcul este (Anexa 1.1):

[ ] [ ][ ]W= iZVUmWP

2

(1.3)

Referitor la nivelul minim al cmpului electromagnetic ce trebuie

asigurat la recepie se precizeaz c acesta trebuie s fie recepionat de anten, pentru a se asigura un sunet de calitate satisfctor innd seama de zgomotul receptorului, zgomotul cosmic, ctigul antenei i pierderea n fider (cablu de


Page 3

anten). Acest nivel influenteaza asupra calitatii receptiei si implicit asupra parametrului sensibilitate -.

Aprecierea calitii emisiei de radiodifuziune se face pe baza unor parametri referitori la banda de emisie, raportul semnal zgomot, frecvena de emisie i variaia acesteia care nu trebuie s fie mai mare de 500 Hz i care trebuie s se ncadreze n tolerana admis de 5 %, parametrii specificai n reglementrile organismelor internaionale i naionale din domeniu. 1.2 Metodologia privind efectuarea msurrilor n spectrul de radiofrecven emis de staiile de radiodifuziune cu acoperire local

Msurrile electronice pot fi concentrate pentru investigarea spectrului

cmpului electromagnetic de RF al radiodifuziunii i variaia intensitii cmpului n aria de acoperire local sau din canalele de transmisie prin cablu de radio i de televiziune din domeniul de frecvene cuprins ntre 40 MHz i 1GHz.

Pentru recepia emisiunilor de radio i televiziune este important cunoaterea frecvenei emitoarelor, limii de band, puterii de emisie i aria de acoperire a acestora n care se poate asigura o recepie optim a semnalelor ncadrat n prevederile normativelor internaionale de calitate.

Scopul principal al msurrilor este de a determina variaia spaial a intensitii cmpului de RF de radiodifuziune n aria de acoperire teritorial sau n magistralele de transmisie prin cablu pentru:

1. determinarea configuraiei spectrului de cmp EM n benzile VHF i UHF destinat radiodifuziunii;

2. msurarea unor caracteristici ale cmpului EM generat de emitoarele de radio i de televiziune local;

3. verificarea unor parametrii de emisie referitori la ncadrarea n parametrii de compatibilitatea electromagnetic.

Sistemul de msur poate fi compus din echipamentele (fig. 1.2): anten (radio sau TV dipol simetric) adecvat ca parametri gamei de

frecvene n care se efectueaz msurrile; distribuitor de RF; analizor de spectru cu band acoperitoare transmisiilor de

radiodifuziune sau domeniilor n care se efectueaz msurare; osciloscop digital cu memorie; receptor radio i receptor de televiziune. Sistemul de msur asigur captarea cmpului electromagnetic de RF prin

anten i distribuit prin intermediul switch-ul de RF dispozitivelor de msur i receptorului de radiodifuziune. Rezultatele msurrilor pot fi procesate cu ajutorul calculatorului. Caracteristicile relevante ale cmpului electromagnetic pot fi msurate cu analizorul spectral.


Page 4

Msurrile se efectueaz n punctul de studiu (locul de dispunere a laboratorului) i pentru care se pot aprecia:

distana fa de staiile de radiodifuziune; configuraia geografic a mediului; densitatea de receptoare radio i TV din zon; deprtarea fa de sursele de zgomot de natur industrial; echipamentul s poat fi dispus, innd seama de reglementrile

referitoare la plasarea antenei de recepie, la o nlime de peste 10 m deasupra pmntului. n procesul de determinare a caracteristicilor spectrului de RF al

transmisiilor de radiodifuziune se va urmri: stabilirea configuraiei spectrului de RF n benzile de frecven radio i de

televiziune; msurarea frecvenei i amplitudinii purttoarei semnalelor de radio i

TV; identificarea componentelor spectrale ale semnalelor radiodifuziunii

locale; msurarea limii de band a semnalelor de radiodifuziune; identificarea canalelor adiacente de televiziune i a staiilor radio cu

frecvene apropiate; identificarea semnalelor perturbatoare din domeniul radiodifuziunii.

Folosind adecvat analizorul spectral sunt vizualizate i reinute

reprezentrile spectrale pe domenii de frecvene radio i categorii de transmisii de radiodifuziune n diverse puncte de msur (fig.1.3).

Pe baza acestor reprezentri pot fi ntocmite diagrame spectrale privind repartiia n frecven a transmitorilor de radiodifuziune cu acoperire local (fig. 1.4).

Fig. 1.2 Sistem de msur utilizat pentru investigarea spectrului de RF al transmisiilor de radiodifuziune

Anten

Distribuitor de RF

Analizor de spectru

Receptor de radiodifuziune

Osciloscop Calculator PC


Page 5

Pe baza reprezentrilor spectrale din punctele de test (msur) se vor stabili date privind: numrul de emitoare ce pot fi recepionate, frecvena acestora, structura spectral detaliat a unor canalelor / posturi radio precum i stabilirea unor parametri referitori la frecven i amplitudine ale componentelor din spectrul de frecven. n figura 1.3. este prezentat, spre exemplificare, spectrul de radiofrecven al cmpului electromagnetic generat prin emisia transmitoarelor de radio din banda superioara (High) de UUS cuprinsa intre frecventele 87,5 MHz si 108 MHz.

Pentru o analiz spectral amnunit se vor face setri corespunztoare

ale domeniului de scanare (rezoluii de scanare de 2 MHz, 1 MHz i 0,1 MHz, utilizarea filtrelor de zgomot) i se vor determina cu precizie unele caracteristici ale semnalelor recepionate.

Fig.1.4 Diagrama de distribuie n frecven a transmitoarelor de radio cu acoperire local

87,8 89,9 93,8 95,8 101,5 103,5 105.5 89.2 91,2 94,5 98,8 102,5 105

MHz

Banda radio UUS 87.5 108

MHz

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Emitoare cu frecvene apropiate

b) Spectrul de RF generat de emitoarele radio din banda 87,5 MHz la 108 MHz. Msurri ntr-o zon cu recepie critic.

89 91 93 95 97 99 101 103 105 MHz

dBm

-27 -37

-47 -57

-67 -77 -87

-97 -107

S e m na l e d e R F cu n i v el e mi ci

a) Spectrul de RF generat de emitoarele radio din banda 87,5 MHz la 108 MHz. Msurri ntr-o zon cu recepie optim.

89 91 93 95 97 99 101 103 105 MHz

dBm

-27 -37 -47 -57 -67

-77 -87

-97 -107

Emitoare cu frecvene apropiate

Fig.1.3 Spectre de cmp electromagnetic determinate n punctele de msur din aria de acoperire local radio


Page 6

Pentru transmisiile radio cu modulaie n frecven (FM) din banda 87,5 MHz la 108 MHz se vor msura: frecvena purttoare, limea de band i puterea semnalelor n punctele de recepie (tabel 1.1.).

Pe baza rezultatelor obinute n urma msurrilor desfurate n cmpul de radiofrecven se pot face aprecieri asupra: managementului spectrului de RF al emitoarelor de radiodifuziune, n

sensul c se poate aprecia dac exist sau nu domenii de frecven n care pot s fie atribuite frecvene de emisie i pentru alte emitoare cu acoperire local;

nivelul cmpului de RF al emitoarelor de radiodifuziune, dac amplitudinea acestuia corespunde sau nu reglementrilor n domeniu; calitii informaiei recepionate de ctre utilizator. n cazul radioului, calitatea sunetului i valorile parametrilor receptoarelor sunt puternic influenate de nivelul semnalului n punctul de recepie, de nivelul zgomotului din canalul de radiocomunicaie i de condiiile privind amplasarea echipamentelor de recepie (poziie fa de sol i fa de obstacole, orientarea antenei i structura cldirii n care sunt dispuse echipamentele de recepie).

Tabelul 1.1 Parametrii emitoarelor radio in 4 puncte din aria de acoperire local

Emitor Nr.

Frecvena Purttoare

f[MHz]

Rezultate ale msurrilor n diferite puncte de test din aria de acoperire local a spectrului de radiofrecven

Punct de masura nr.1 Punct de masura nr.2 Punct de masura nr.3 Amplitudine E[dB/m]

Putere [dBm]

Amplitudine E[dB/m]

Putere [dBm]

Amplitudine E[dB/m]

Putere [dBm]

1 87,8 50 - 47 58,28 - 50,47 38 - 59 2 89,2 55 - 45 64,88 - 43,87 40 - 57 3 89,9 45 - 52 59,25 49,50 23 - 73 4 91,2 55 - 42 * * 41 - 56 5 93,8 41 - 56 62,75 - 46,00 42 - 55 6 94,6 52 - 46 * * 18 - 80 7 95,8 38 - 59 * * 30 - 67 8 97,8 20 - 77 * * 10 - 87 9 98,8 28 - 69 * * * * 10 100,2 22 - 76 * * * * 11 101,5 48 - 59 * * * * 12 102,5 50 - 47 66,21 - 42,54 35 - 63 13 103,5 23 - 75 * * 50 - 47 14 105,0 50 - 47 66,40 - 42,73 10 - 87 15 105,5 41 - 57 62,79 - 45,96 55 - 44 16 106,8 18 - 82 * * * * 17 107,8 18 - 82 * * * * 18 108,0 12 - 87 * * * *

* Lips semnal


Page 7

2. Desfasurarea lucrarii

2.1. Determinri asupra spectrului de radiofrecven al emitoarelor de radio cu acoperire local. Aparate si materiale necesare: * analizor de spectru; * receptor radio de control; * anten radio; Mod de lucru: Se identifica i se pregtesc pentru lucru echipamentele de studiu din dotare, se noteaz tipul i caracteristicile principale ale acestora; Se interconecteaz aparatele disponibile potrivit schemei bloc din fig. 1.2; Se deseneaza schenma bloc de interconectare a apratelor utilizate. Pentru analizorul de spectru:

se trece atenuatorul de intrare pe atenuarea maxim (40 dB); se stabilete frecvena central la o valoare aflat la jumtatea

domeniului transmisiilor radio cu modulaie n frecven; se regleaz pasul de scanare pentru a cuprinte pe orizontala

ecranului intreg domeniu al gamei de transmisii radio cuprins nter 87.5 MHz i 108 MHz ca n figura 1.3.

se modific valoarea atenuatorului de intrare pentru o vizualizare optim din punct de vedere al amplitudinii posturilor recepionate;

folosind markerul analizorului se determin frecvena i amplitudinea semnalelor recepionate pentru fiecare post de radio;

Se poate face o identificare a postului recepionat folosind receptorul radio de control i / sau casca de control ataat analizorului spectral; Rezultatele determinrior se trec n tabelul de date care se completeaz folosind indicaiile apartului i tabelul relaiilor de legtur din Anexa 1.3:


Page 8

Tabel cu rezultatul masurarilor in spectrul de radiofrecventa al emitatoareleor radio cu acoperire locala

Nr. emitor

Denumire post

Frecvena emitorului

[MHz]

Puterea semnalului

[dBm]

Amplitudinea semnalului

[dBV]

Tensiunea de intrare pt. Ri=50

[V] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pe baza rezultatelor se va trasa diagrama de distribuie n frecven a emitoarelor radio, dup modelul din figura 1.4 marcand emitatorul prin puncte sau linii spectrale cu marimi proportionale cu amplitudinea semnalului masurat. Se pot capta i reine imagini ale ecranului analizorului spectral.

4. Coninutul referatului - titlul, scopul lucrrii; - problemele studiate i la fiecare dup caz:

schema bloc a sistemului de msur adoptat, tipul aparatelor de msur,

tabele cu rezultatul msurtorilor, diagrame i reprezentri spectrale ale transmitoarelor de radio terestr cu acoperire local;

- concluzii asupra rezultatelor msurrilor n spectrul de RF. - rspuns la ntrebrile:

1. Ce marime are impedanta de intrare de antena pentru receptoarele radio? Dar pentru TV?

2. Care sunt domeniile de freceventa pentru transmisiile radio de UUS analogice si pentru transmisiile radio digitale?

Bibliografie

[1] George Nicolae, Msurri electronice n sistemele de

radiodifuziune. Editura Tehnica-Info, Chiinu. 2007. ISBN 978-9975-63-0443, 220 pagni.

[2] Abe Electronica S.P.A.: Broadcast engineers handbook. Caravaggio Italy, 1999

[3] *** Materiale suplimentare specificate de titularul de curs


Page 9

Anexa 1.1

* Relaii de legtur ntre dBm, W, dBV, V dBm Putere dBV Tensiune pt. Ri=50

Tensiune pt. Ri=75

- 100 0.1 pW 7 2.2 V 2,64 V - 90 1 pW 17 7 V 8,4 V - 90 10 pW 21 22 V 26,4 V - 70 100 pW 37 70 V 84 V - 60 1 nW 47 220 V 220 V - 50 10 nW 57 700 V 264 V - 47 20 nW 60 1 mV 1,2 mV - 40 100 nW 67 2.2 mV 2,64 mV - 30 1 V 77 7 mV 8,4 mV - 20 10 V 87 22 mV 26,4 mV - 10 100 V 97 70 mV 84 mV

0 1 mW 107 220 mV 220 mV 10 10 mW 117 700 mV 264 mV 20 100 mW 127 2.2 V 2,64 V 30 1 W 137 7 V 8,4 V 40 10 W 147 22 V 26,4 V 50 100 W 157 70 V 84 V 60 1 kW 167 220 V 220 V 70 10 kW 177 700 V 264 V 80 100 kW 187 2.2 kV 2,64 kV 90 1 MW 197 7 kV 8,4 kV

* Tabelul relaiilor de legtur este preluat din: Broadcast engineers handbook, Abe Elettronica S.p.A, 1999 [ABE99] i completat cu datele calculate pentru ultima coloan referitoare la tensiunea pe o rezisten de intrare Ri de 75 .

spectrul radio

Documents