Raadiosignaal (0)

MHX0065  
Mehhatroonikasüsteemide komponendid
Praktikum Raadioside aruanne
Kuupäev: 15.11.12
Meeskonnaliikmed:
1. Ove Hillep
2. Joosep Andrespuk
3. Ragnar Jaanov
Aruande täitis ja esitas: Ove Hillep
Labori eeltöö 
Operatsioonivõimendi on kahe sisendiga võimendi, millel on suur pingevõimendustegur. Niisugune või-
mendi võimaldab väheste väliskomponentide lisamisega luua mitmesuguseid lülitusi, mille parameetrid  
sõltuvad peamiselt vastusideahela (s.o negatiivse tagasiside ahela) omadustest. Spetsiaalseid, vastusideta 
operatsioonvõimendeid kasutatakse näiteks pingekomparaatoreina.
Operatsioonivõimendi LM741CN on üldotstarbeline kvaliteetne ning võrdlemisi lollikindel mitteinver-
teriv võimendi, millel on nii sisendi- kui ka väljundikaitsmed.
Võimendustegur KD. Nimetatakse ka differentsiaali võimenduseks. Kujutab endast väljundpinge ja seda es-
ile kutsunud differentsiaalpinge suhet. Antakse nul sagedusel ja nimitingimustel.  Antud operatsioonivõi-
mendil muudetakse seda muutes väljund- ja sisendpinget.
Raadiosageduseks nimetatakse sagedusvahemikku 50 MHz - 1 GHz.
Marconi antenn on vastuvõtja, mille pikkuseks on tavaliselt 1/4 lainepikkust ning mis vajavad ühendust 
maapinnaga. Maapind ise töötab kui peegel . Marconi antennide töösagedus jääb tavapäraselt al a 2 MHz-i.
FM ( frequency modulation) signaali puhul muudetakse info edastamiseks laine sagedust.
AM (amplitude modulation) signaali puhul muudetakse info edastamiseks laine amplituudi.
PM (phase modulation) signaali puhul muudetakse info edastamiseks laine võnkefaasi.
Digitaalsignaaliga siinuselise kandesignaali moduleerimist nimetatakse manipulatsiooniks. Kandevõnku-
mise parameetrit ‒ amplituudi, sagedust või faasi ‒ muudetakse siin hüppeliselt manipulatsiooni taktis.  
Amplituudmanipulatsioon (ASK, amplitude-shift keying) ‒ püsiva sagedusega kandevõnkumise amplituu-
di muudetakse astmeliselt kahe taseme vahel vastavalt infosignaali väärtustele 0 ja 1.
Sagedusmanipulatsioon (FSK, frequency-shift keying) ‒ püsiva amplituudiga kandevõnkumise sagedust 
muudetakse hüppeliselt kahe sageduse vahel vastavalt infosignaali väärtustele 0 ja 1.
Faasmanipulatsioon (PSK phase-shift keying) ‒ püsiva amplituudiga kandevõnkumise faasi muudetakse 
hüppeliselt vastavalt infosignaali muutumisele.
1
Ilma võimendita signaali tekitamine ja mõõtmine
Selle ülesande tarvis koostasime ELVISel lihtsa raadiosaatja ja vastuvõtja skeemi. 
Paigutades raadio ja vastuvõtja antennid üksteisest umbes 1 cm kaugusele, mõõtsime signaali sageduse ja 
amplituudi.
Signaali amplituud : 3,2 mV
Signaali sagedus: 20 kHz
Sageduse suurenedes suureneb ka amplituud , kuna kõrgemal sagedusel (50 - 100 kHz) tekib resonants .
2
Vastuvõetud signaali võimendamine
Vastuvõetud signaali amplituud on suhteliselt väike ning vastuvõtlik keskkonna häiringutele (müra).
Signaali võimendamiseks saab kasutada operatsioonivõimendit LM741CN.
Asetades antennid üksteisest taas umbes 1 cm kaugusele, mõõdame signaali sageduse ja amplituudi.
Signaali amplituud: 430 mV
Signaali sagedus: 20 kHz
Võimendatud signaali ampituud on 134 korda suurem ilma võimendita singaalist.
Kaugus (mm)  Amplituud(mV)
0   1000
10   370
20   270
1200
30   200
40   170
1000
50   140
uud 800
60   120
plit
70   105
m 600
80   95
90   92
naali a 400
Sig
100  
85
110  
75
200
120  
70
0
130  
70
0
20
40
60
80
100
120
140
160
140  
65
Antennide kaugus
150  
60
Sageduse suurenedes suureneb ka amplituud, kuna kõrgemal sagedusel (50 - 100 kHz) tekib resonants.
3
Eeldusel , et saatja ja vastuvõtja on korralikult varjestatud ning elektromagnetlaine liigub Maa gravitat-
sioonis siiski valguse kiirusel võime toetudes Marconi antenni põhitõdedest leida sobiva lainepikkuse, 
millest omakorda saame arvutada sageduse.
Antenni pikkus: l = 6 cm
Lainepikkus: λ = 4 * 6 = 24 cm = 2,4 *10-5 km
Märkus: Arvestades asjaolu, et reeglina jääb Marconi 
f
v
= λ =  300000  =12500000000 Hz=12,5GHz
2,4∗10−5
antenni kasutussagedus al a 2 MHz, on kusagil mingi viga, 
kuid ma ei suuda seda leida.
Kui näpuga saatja antenni otsast kinni võtta, suureneb vastuvõetava signaali amplituud.
Kui võtta kinni vastuvõtja antennist, ilmub ossilloskoobi ekraanile pulsseeriv signaal väga muutuva 
amplituudiga. Seda seepärast, et inimese talitus on suuresti tingitud elektriimpulssidest, mida vastuvõtja 
suure hooga kohe mõõtma hakkab.
Operatsiooni võimendustegurit muudetakse väljundpinge muutmisega.
Mõõdame ostsilloskoobiga funktsioonigeneraatori (FGEN) väljundsignaali. Selleks ühendame juht-
mega FGEN ja AI0+ ning AIO- ühendame AIGND.
Signaalide kuju on identne, kuid signaali faasis on väike nihe . See on tingitud läbi keskkonna liikuvate 
lainete takistusest.
4
Muutes signaali sinusoidist kolmnurkseks saame sisendsignaalina ülalnäidatud tulemuse.  See on 
moonutatud füüsilistest vajakajäämistest, kuna väljundantenn ei suuda signaali sellisel kujul väljastada. 
Antud juhul võime näha geoneetriliselt väheneva signaali tõusu ja langust, kuigi reaalselt peaks tõusud 
ning langused olema lineaarsed .
Muutes signaali sinusoidist nelinurkseks saame sisendsignaalina ülalnäidatud tulemuse.  See on 
moonutatud füüsilistest vajakajäämistest, kuna väljundantenn ei suuda signaali sellisel kujul väljastada. 
Antud graafikult saame isegi tõusu- ja langusaja ( rise / fall time) välja lugeda, mil horisontaalne signaal 
hääbub geoneetriliselt väheneva kiirusega 0-ni (või selle lähedale).
5
Informatsiooni lisamine kandevsignaali
AM
SUPPLY + toitepinget tõstes suureneb vastuvõetava signaali amplituud.
SUPPLY - toitepinget tõstes vastuvõetava signaali amplituud väheneb.
FM
SUPPLY + toitepinget tõstes vastuvõetava signaali amplituud ja sagedus suurenevad.
SUPPLY - toitepinget tõstes vastuvõetava signaali amplituud ja sagedus vähenevad.
Kokkuvõte
Labor sai läbi viidud suuremate probleemideta.
Saime teada nii mõndagi raadio ehitusest ning signaalitüüpidest.
6